11、蛋白质结构预测的计算方法

蛋白质结构预测的计算方法

1 引言

蛋白质是生命的基本构建模块，是人体负责各种生理生化反应的关键成分，也是生物信息学领域理解生命可能的生物过程的重要部分。预测蛋白质结构对于药物设计、医学应用以及生物工业应用等挑战至关重要。

在过去25年里，蛋白质结构预测的研究一直在持续。目前已经有多种计算方法被开发出来用于蛋白质结构预测。在了解这些方法之前，我们先来看看蛋白质的结构。

蛋白质结构目前有四种类型，分别是一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，具体如下：
- 一级结构 ：基于氨基酸残基序列的简单线性排列。
- 二级结构 ：一般基于氨基酸序列中氨基氢和羧基氧原子在肽主链间的结合模式，主要有α - 螺旋和β - 折叠两种。α - 螺旋每圈约由3.6个氨基酸组成，氢键在每第四个残基间形成；β - 折叠链有向上和向下各5 - 10个连续氨基酸序列的部分，氢键相互作用主要在相邻氨基酸和短环之间形成。
- 三级结构 ：关于单体和多聚体分子的三维结构，α - 螺旋和β - 折叠共同形成球状结构，其折叠结构由疏水键、二硫键、盐桥和氢键引发，结构质地并非刚性，会有微小波动。
- 四级结构 ：由二聚体和/或多聚体分子通过非共价键稳定构建而成。

了解蛋白质的结构注释对于理解其功能至关重要，同时也能判断蛋白质结构是否处于正确构象以及该构象是否能实现高效功能。氨基酸残基序列的模式决定了蛋白质结构，但仅知道一级结构（线性氨基酸序列）是不够的，因为构象会不断波动。

近年来，已经开发了一