[发明专利]一种判断蛋白质分子间生理属性相似性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种研究蛋白质生理属性的方法，特别涉及一种判断不同蛋白质分子间生理属性相似性的方法。

背景技术

蛋白质是生物体执行生理功能的基本物质。生物体内绝大多数生理/病理过程都有蛋白质的直接参与。判断不同蛋白质分子间生理属性的相似性是在分子水平上研究生命现象的一项基本要求。对该问题的研究涉及生命现象的解析，转基因生命体设计等与蛋白质研究有关的几乎每个领域。

蛋白质分子是由二十种氨基酸(字母，不同的氨基酸由不同的字母来表示)首尾相连而成的一维长链。蛋白质的三维结构是通过链内和链外的作用力使该一维长链在三维空间中折叠、塌缩而成。由于蛋白质的性质本质上决定于其氨基酸序列，所以一维字母序列间的比对可以有效地被用于判定蛋白质间生理属性的相似性。

对于序列中字母相似性高的蛋白质分子(通常是指作比对的两条序列，其字母相同的位点数高于总比对位点数的30％)，序列比对可有效地被用于蛋白质间生理属性相似性的判断。但当字母相同的位点数低于总比对位点数30％的水平时，拥有不同结构的蛋白质的数目会成指数性的增加，传统的序列比对方法面临巨大困难。为解决这一困难，当前对低等同率的蛋白质分子间相似性的判断需要辅之以结构信息。因而，目前大量的资源被投入到以高通量测定结构为目标的结构基因组计划中。该高通量方法虽然可以同时、快速处理大量样本，但所需技术目前也仍正处于研究中，没有产生实际的应用效果。所以，目前对蛋白质结构测定复杂程度很高，不但人力、财力消耗巨大，而且耗时长、效率低。

我们的研究表明，当前的这种困局是由于对主导蛋白质生理属性相似性的基本因素认识不清造成的。我们发现蛋白质间生理属性的相似性本质上是由”分子内部的疏水作用及位点突变的双保守性”决定的。即在每个蛋白质分子内部由氨基酸间复杂的疏水作用构成了一个蛋白质分子的疏水框架(即就整体而言，氨基酸间的相互作用中疏水作用所贡献的部分)。如果蛋白质生理属性相似，则首先要求该疏水框架相似。进而，在相似的疏水框架上，各位点处残基可发生相应的改变，但要保证所更换的残基与被替换前的残基生化性质相近。本申请正是基于这种认识而开发的。

发明内容

为了避开现有技术中蛋白质结构测定的复杂程度很高，人力、财力消耗巨大，而且耗时长、效率低等问题，本申请提出一种简单、自动化程度高、成本低且快速的解决方法，该判断不同蛋白质分子间生理属性相似性的方法包括以下步骤：

1)利用已知的传统序列比对方法对蛋白质进行初选，得到一组属性可能相近似的蛋白质组，并选取该组中的蛋白质分子序列段；

2)每个蛋白质分子内部由氨基酸间复杂的疏水作用构成了一个蛋白质分子的疏水框架，计算上述各个蛋白质分子序列段的疏水框架相似性，进而，在相似的疏水框架上，各位点处残基可发生相应的改变，来以此判断蛋白质分子间生理属性相似性。

进一步，上述步骤2)具体包括；

1)将每条蛋白质序列段顺序划分为m个字母的字段链单元，相邻的m字母字段链单元相错位一个字母，每条蛋白质得到L-(m-1)个m字母字段链单元，其中，L为一条蛋白质序列段的总长度；

2)将m字母字段链单元中的每个字母作为一个顶点，并将任意两个顶点相连形成线段，计算表示疏水框架特性的各线段的疏水力，并按此法得到组中所有m字母字段链单元中各线段的疏水力，其中疏水力F^nk_ij由下列公式给出：