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穿膜蛋白質之結構預測
(2009) 吳心蕙
穿膜蛋白對於維持細胞間的正常運作具有極大的影響性，但因其難以利用X-ray晶體繞射來獲得高解析度的蛋白質結構，使進行原子等級的動力學研究相當不易。而因為穿膜蛋白位於脂質膜中的結構特性，與近代電腦演算能力的大幅躍進，使得電腦模擬成為研究蛋白質摺疊動力學的一大利器。我們自PDB資料庫中匯出兩種retinal proteins－bacteriorhodopsin (BRD)和halorhodopsin (HRD) 結構中的七根穿膜螺旋之胺基酸序列，並配合AMBER套裝軟體演算出適合的二級結構，並取出其中的Cα原子座標來做為我們模型中的α螺旋結構。隨後將得到的七根螺旋結構隨機地插入雙層膜的模擬環境中，再計算模型中螺旋與環境及螺旋與螺旋間的交互作用，並配合蒙地卡羅演算法來獲得一具有最低能量且和PDB原始結構相似的穿膜蛋白質結構。在我們所得的預測結果和PDB原始結構間的均方根偏差值 (RMSD) 部分， BRD 和HRD的模擬結構分別為5.03 Å和6.70 Å。爾後為了改進模型在預測傾斜角與方位角準度較差的部份，我們在補足結構中所有其他原子後，配合AMBER套裝軟體來進行10 ns的分子動力學模擬。在BRD與HRD的部份皆有效地降低傾斜角、方位角與PDB結構間的差異度，並同時將RMSD值分別降為4.38 Å和5.70 Å。