探秘蛋白质的奇妙世界：景杰生物蛋白结构分析体系

蛋白质是细胞功能的承担者，以蛋白质为研究对象的蛋白质组学、修饰组学，为生命科学与基础医学发展提供了不竭动力。在蛋白质组学和修饰组学的研究中，前期主要是针对数据进行高通量挖掘，后期则需要聚焦深挖某条通路中的某个蛋白的作用机制。在这个阶段，通常需要对蛋白进行结构的分析，从而验证和反推之前挖掘到的关键信息。

为了帮助客户进行目标蛋白结构和机制的探索，景杰生物隆重推出蛋白结构分析体系：

1、基于分子动力学模拟蛋白结构变化，预测蛋白位点发生突变或修饰后的结构变化；

2、基于分子对接，预测蛋白与蛋白、蛋白与小分子之间的结合模式和结合亲和力。

接下来，让我们详细来看看这两种方法分别可以做什么吧~

分子动力学模拟蛋白结构变化

分子动力学模拟是一种能在原子层面展示蛋白质变化的强大工具，它仿佛一个超级放大镜，让我们能看到那些肉眼无法捕捉的细微变化。通过分子动力学模拟的方式，我们不仅能够观察到蛋白质结构的变化，还能精确地量化这些变化。

场景①：目标蛋白A是一个膜蛋白，通过分子动力学模拟技术，我们可以将它先结合在磷脂双分子层上之后，再对这个蛋白的结构进行可视化。

图1 将膜蛋白结构装配至磷脂双分子层中通过分子动力学模拟膜蛋白体系中蛋白结构的变化

场景②: 当蛋白质B在某个位置发生乳酸化修饰，蛋白的外观结构发生了变化，通过分子动力学模拟，我们就可以像看电影一样，观察到修饰后微观世界中的粒子如何“舞动”。

图2 通过分子动力学模拟蛋白B某位点发生乳酸化修饰后蛋白结构构象变化

场景③：因为一些环境扰动或者疾病因素，蛋白C第251位氨基酸从苯丙氨酸突变为丙氨酸，我们可以通过分子动力学模拟方法比较蛋白突变前后的PDB文件，并通过RMSD值(原子位置的均方根误差)量化突变前后的结构差异，数值越大，变化越大，差异也越大。

图3 蛋白C第251位苯丙氨酸位点突变为丙氨酸后结构变化对比

分子对接预测结合亲和力

除了预测发生修饰和突变后的蛋白结构，我们还需要弄清楚这些变化如何影响蛋白质与其他分子之间的结合亲和力，这时候我们会使用一种叫做分子对接的技术。类比一下，我们的舞会邀请了两个蛋白质，分子对接可以帮我们预测这两个蛋白之间是如何‘跳舞’的，也可以帮我们预测如果这两个蛋白发生了一些突变或修饰后，它们又将如何结合以及结合亲和力如何变化。

场景①：蛋白D是一个重要的酶蛋白，通过翻译后修饰组学鉴定到其100位氨基酸发生三羟基丁酰化，且受实验处理发生显著差异。我们通过分子对接技术，预测了发生修饰前蛋白与小分子的结合 (下图下)和发生修饰后蛋白与小分子的结合 (下图上)，从图中可以发现修饰前后的结合状态和亲和力评分affinity(该值越小表示结合力越强)均发生了改变，且发生修饰后的结合会更加紧密，猜测该位点上的修饰可能会提高蛋白酶活性从而影响机体功能发挥。