介绍

泛素是大约76个氨基酸的小蛋白质，在所有真核细胞中发现，并且在物种之间很好地保守。通过各种蛋白质的翻译改性，泛素涉及许多不同的生物过程，包括蛋白质降解，蛋白质贩运，DNA修复，基因调控等，因为其在细胞中的普遍存存及其在许多基本过程中的参与中，泛素一直是在序列，结构和功能水平上进行广泛研究的重点。

您可以通过从PDB数据库下载Crystal Surrution文件，然后使用它来查看Ubiquitin的三维结构，然后使用molviewer函数。缺省情况下，蛋白质结构呈现，使得每个原子由球表示，并且每个键都由棒表示。您可以通过选择图下方的显示选项来更改渲染模式。您还可以通过点击拖动蛋白质或通过在脚本控制台中输入Rasmol命令来旋转和操纵结构。

在这个例子中，我们将探索泛素的结构特征，通过Rasmol命令的组合传递给evalrasmolscript函数。但是，您可以通过使用Molecule Viewer窗口执行同样的分析。泛素蛋白的信息在垫文件中提供ubilikedata.mat。

负载(“ubilikedata.mat”,“无论在哪里”)

或者，您可以使用getpdb从PDB存储库中检索蛋白质信息并将其加载到Matlab®中的功能。请注意，公共存储库中的数据经常策略和更新;因此，当您使用最新数据集时，此示例的结果可能会略有不同。

无论在哪里= getpdb (1无论在哪里的）;

h1 = molviewer (ubi);

evalrasmolscript (h1,选择所有;线框100;黑色背景,“）;

渲染分子

我们可以通过“卡通”渲染来查看泛素折叠，它清楚地显示了二级结构元素。我们将我们的选择限制在蛋白质上，因为我们对显示其他异质颗粒(如水分子)不感兴趣。

以卡通的形式显示分子，并根据原子的颜色二级结构分配。然后移除其他原子和化学键。evalrasmolscript (h1 ['太空填充;线框图;”…“限制蛋白质;卡通;颜色结构;”…“中心选择;”]);

通过旋转和缩放来探索分子

泛素折叠由五个反平行的β链，一个α链，一个小的3-10链和几个圈组成。折叠类似于一个小桶，与贝塔板形成一边和阿尔法螺旋形成桶的另一边。底部由3-10螺旋关闭。通过360度旋转泛素结构，并使用“move”命令放大和缩小，我们可以更好地欣赏其紧凑的球状折叠。

％通过使结构旋转和放大来为显示器进行动画evalrasmolscript (h1 ['移动0 180 0 40 0 0 0 0 5;”…%…%旋转y 180，放大40，时间= 5秒'移动0 180 0 -40 0 0 0 0 5;']);%旋转y 180，缩小40，时间= 5秒

评估氨基酸在结构中的电荷分布

泛素折叠的致密性和高稳定性与疏水性和亲水性氨基酸在折叠状态下的空间分布有关。我们可以通过选择带正电荷和带负电荷的残基，然后用不同的颜色(红色和蓝色分别)来观察带电荷的氨基酸的分布。我们也可以把水分子渲染成白色，以观察它们与带电残基的关系。

evalrasmolscript (h1 ['选择蛋白质;颜色灰色;”…选择积极乐观;红色;spacefill 300;”…“选择消极;蓝色;spacefill 300;”…选择汉宏;颜色白色;spacefill 100;”]);%的水原子

带电荷的氨基酸主要位于接触溶剂的表面，在那里它们与水分子相互作用。特别地，我们注意到在泛素桶的两侧电荷分布是不均匀的。事实上，α螺旋的一侧似乎比β链的一侧挤满了带电氨基酸。

探索结构的疏水性

我们可以通过观察一些疏水氨基酸的空间分布来进行类似的分析，如丙氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、亮氨酸和蛋氨酸。你也可以使用Rasmol标签“疏水”来选择所有的疏水残基。

％颜色疏水性氨基酸绿色evalrasmolscript (h1 [选择所有;spacefill;颜色灰色;”…'select Ala or Ile or Val or Leu or Met;”…“绿色;线框100;”…'移动90 0 0 0 0 0 1;移动0 -45 0 0 0 0 0 1']);

与上述带电氨基酸不同，疏水性氨基酸主要位于枪管的内部。这给泛素折叠提供了高稳定性，因为疏水性氨基酸被屏蔽着溶剂，使蛋白质结构紧凑而紧密。

测量原子的距离

泛素显示一个紧密的折叠与一个阿尔法螺旋穿过小桶的一侧。这种α螺旋的长度在泛素样蛋白家族的代表中表现出一些差异。我们可以确定螺旋的实际大小，要么双击相关原子或使用MATLAB®和Rasmol命令如下。

%将显示重置为卡通evalrasmolscript (h1 [“重置;选择所有;spacefill;线框图;”…“卡通;颜色结构;”]);

确定α螺旋的边界Inithelixres = Ubi.helix（1）.initseqnum% α螺旋起始残基

initHelixRes = 23

.endSeqNum endHelixRes = ubi.Helix (1)% α螺旋末端残基

endhelixres = 34.

%突出显示螺旋的起始和结束残基evalrasmolscript (h1 [“选择”num2str (initHelixRes)' 要么 '…num2str (endHelixRes)”;红色;线框100;”]);

％确定开始和结束残留物的原子编号initHelixAtoms = ubi.Model.Atom ([ubi.Model.Atom (:) .resSeq] = = initHelixRes);endHelixAtoms = ubi.Model.Atom ([ubi.Model.Atom (:) .resSeq] = = endHelixRes);initHelix = min ([initHelixAtoms.AtomSerNo]);％螺旋启动原子endHelix = min ([endHelixAtoms.AtomSerNo]);%螺旋末端原子evalrasmolscript (h1 [“测量”num2str (initHelix)' 'num2str (endHelix)“;”]);

泛素结构显示和标记赖氨酸残基

泛素化的方法 - 通过在泛素的C-末端4-残基尾部和靶蛋白的赖氨酸之间形成异肽键的形成介导。如果靶蛋白是另一种泛素，则该方法称为多化。由至少四个泛素组成的络合蛋白链用于标记靶蛋白以通过蛋白酶劣化。泛素中的所有七个赖氨酸可用于多化过程中，导致不同的链以不同方式改变靶蛋白。我们可以通过在结构中选择和标记每个赖氨酸的α碳，来看看遍在蛋白折叠上赖氨酸的空间分布。

％突出显示结构和C末端尾部的赖氨酸残留物%参与形成异肽键evalrasmolscript (h1 [“限制蛋白质;卡通;线框图;测量;”……%撤消先前的选择“骨干100;颜色结构;选择赖氨酸;线框100;”……%选择赖氨酸'select Lys and *.ca;spacefill 300;上的标签;”……%标记碳选择72 - 76;线框100;颜色青色;”]);%选择c端尾部

一些研究表明，当多泛素分子通过不同的赖氨酸连接在一起时，它们扮演着不同的角色。例如，Lys(11)-、Lys(29)-和Lys(48)-连接的多泛素是蛋白酶体的靶蛋白(即降解蛋白)。相反，Lys(6)-和Lys(63)-连接的多泛素与可逆的修饰相关，如蛋白质运输控制。

检查二泛素中的异肽键

由两个基组成的双泛素链的晶体结构表现在PDB记录1aar中。我们可以看到和标记在一个泛素(标记为A链)的c端尾部和另一个泛素(标记为B链)的Lys(48)之间的一个实际的异肽键。

从PDB检索蛋白1AAR或从MAT文件加载数据。

aar = getPdb（“1 aar”）;

负载(“ubilikedata.mat”,'aar') h2 = molviewer(aar);

evalrasmolscript (h2, [“限制蛋白质;颜色链;”…'太空填充;线框图;”…“卡通;选择76:48:B;spacefill;”……％异肽键select count (*) from A and *.ca;”…选择性碳'设置LabelOffset 40 10;标记异肽键;”…'移动0 360 0 -20 0 0 0 0 5;”]);％动画

校准泛素和SUMO序列

有一个惊人的多样化的泛素类蛋白家族显示出显著的结构相似泛素。其中一个蛋白是SUMO(小泛素样修饰剂)，这是一种参与广泛翻译后修饰的小蛋白，如转录调控、核胞浆转运和蛋白质稳定性。与泛素化类似，SUMO的共价附着和脱离是通过酶的级联作用发生的。尽管泛素蛋白和SUMO蛋白在结构和操作上有相似之处，但这两个蛋白的序列相似性非常有限，这可以从它们的全局序列比对中看出。

从PDB检索蛋白质SUMO或从mat文件加载数据。

aar = getPdb（“lwm2”）;

负载(“ubilikedata.mat”,“相扑”)

对两种化合物对齐两个主要序列。

[score aln] = nwalign(ubi.Sequence。序列,sumo.Sequence.Sequence)

得分= -3.3333.

aln =3 x82 char数组'MQ ---- I-F-VKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQRLIFAGKQLEDGRSDYNIQKESTLHLVLRRGG''：|：||::::::::::::::: | | |：||：|| :::: |::::: | |：|：|：：：'tenndhinlkvagqdgsvvqfkikrhtplsklmkaycerqglsmrqirfrfdgqpinetdtpaqlemededtid-vfq-q--'

ubiquitin和sumo的结构

为了更好地理解泛素和相扑之间的结构相似性，对这两个结构进行三维叠加。使用pdbsuperpose功能，我们计算并应用线性变换（转换，反射，正交旋转和缩放），使得一个结构的原子最能符合另一个结构的原子。

关闭(h1, h2);关闭以前的molviewer实例

pdbsupospose（ubi，sumo）;

h3 = findobj ('标签',“BioinfoMolviewer”）;MOLVIEWER的％检索手柄evalrasmolscript (h3 (选择所有;变焦200;中心选定的]);

evalrasmolscript (h3 (选择所有;漫画;”…'选择模型= 1;链;红色;”…%泛素select model = 2;链;蓝色,“]);%相扑

通过在分子查看器窗口的模型部分中选择相应的选项按钮，我们可以分别查看泛素结构（型号= 1）和SUMO-2结构（型号= 2），或者我们可以查看它们（型号=所有）。当主动显示两个模型时，两倍之间的结构相似性醒目。

在没有显著序列相似性的情况下，结构折叠的保守性可能表明这两种蛋白质发生了收敛进化。然而，泛素化和summoylation的一些机制有类似物，并不是折叠相关的，可能暗示了一些更深层次的，也许是遥远的关系。更重要的是，泛素和SUMO-2的功能范围如此广泛，表明泛素类超fold的高稳定性和致密性可能是其保守的原因。

关闭所有;