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.2015年6月；10(6):845-58.
doi:10.1038/npt.2015.053。 Epub 2015年5月7日。

用于蛋白质建模、预测和分析的Phyre2门户网站

劳伦斯·A·凯利 1, Stefans Mezulis公司 1, 克里斯托弗·M·耶茨 1, 马克·N·沃斯 1, 迈克尔·J·E·斯特恩伯格 1
附属公司

用于蛋白质建模、预测和分析的Phyre2门户网站

劳伦斯·A·凯利等。 Nat协议. 2015年6月.

摘要

Phyre2是一套可在网上使用的工具，用于预测和分析蛋白质结构、功能和突变。Phyre2的重点是为生物学家提供最先进的蛋白质生物信息学工具的简单直观界面。Phyre2取代了Phyre，这是我们之前在Nature Protocols上发表论文的服务器的原始版本。在这个更新的协议中，我们描述了Phyre2，它使用先进的远程同源性检测方法构建3D模型，预测配体结合位点，并分析氨基酸变体（例如非同义SNP（nsSNP））对用户蛋白质序列的影响。用户通过一个简单的界面在他们确定的详细程度上指导他们完成结果。该协议将指导用户从提交蛋白质序列到解释其模型的二级和三级结构、域组成和模型质量。本文介绍了一系列其他可用工具，以在基因组中找到蛋白质结构，一次提交大量序列，并每周自动搜索难以建模的蛋白质。服务器位于http://www.sbg.bio.ic.ac.uk/phyre2。典型结构预测将在提交后30分钟至2小时内返回。

PubMed免责声明

利益冲突声明

MJES是Equinox Pharma Ltd的董事和股东，该公司在药物发现研究和服务中使用生物信息学和化学信息学。

数字

图1
图1
正常模式Phyre2管道显示算法阶段。阶段编号以圆圈显示，阶段内的元素由虚线框包围。第1阶段（收集同源序列）：使用HHblits对经过特殊处理的nr20（没有相互序列一致性>20%的序列）蛋白质序列数据库进行查询序列扫描。得到的多序列比对用于预测PSI-pred的二级结构，并将比对和二级结构预测结合到查询隐马尔可夫模型中。第二阶段（折叠库扫描）：根据已知结构蛋白质HMM数据库进行扫描。该搜索的最高得分比对用于构建仅粗主干模型。第3阶段（循环建模）：通过循环建模对这些模型中的插入和删除进行校正。第4阶段（侧链放置）：最后添加氨基酸侧链以生成最终的Phyre2模型。
图2
图2
密集模式Phyre2管道。一旦生成了一组模型，如图1的阶段1-3所示，通过启发式选择模型，以最大化查询序列的可信度和覆盖率。从这些模型中提取成对Cα-Cα距离，并将其视为Poing中的线性非弹性弹簧。模板未涵盖的区域由从头算Poing算法的组成部分：概念溶剂分子优先轰击疏水残基以鼓励埋藏，预测二级结构弹簧以保持α-螺旋或β-链构象，以及防止空间位阻冲突。新蛋白质是在这些力的作用下从虚拟核糖体“合成”的，最终的Cα结构用于使用Pulchra构建完整的主链，然后使用R3进行侧链加成。
图3
图3
Phyre Investigator用户界面。a.信息框，b.结构和分析视图，c.序列视图。结构和分析视图显示了一个交互式3D JSmol查看器、用于切换不同分析的按钮和两个条形图（在本例中为残基A34），显示了序列配置文件偏好和该位置20个可能突变中每个突变的表型效应预测可能性。
图4
图4
Phyre2摘要结果页面示例。左边是一个大型全β结构的图像。单击图像将下载包含此结构的PDB格式文件。右侧是关于模型的各种数据，包括：所用模板的PDB代码、从PDB文件中提取的蛋白质模板的信息、模型的置信度和查询序列的覆盖率（分别为100%和28%）。在这种情况下，还有其他文本通知用户，虽然只有28%的查询可以由单个模板建模，但也检测到其他高置信度模板，通过使用Phyre的密集模式，可以将此覆盖率增加到55%。最后有一个链接可以在浏览器中启动JSmol 3D查看器，还有一个链接指向描述流行的外部分子查看软件的常见问题解答。
图5
图5
典型Phyre2结果页面的三个主要部分的示例。这些部分标记为a-c，并在下文中进行讨论。a。示例二级结构和无序预测。查询序列的颜色如步骤17所述。问号表示预测的无序区域。每种预测都与彩虹色编码置信度相关（红色：最高置信度，蓝色：最低置信度）b。步骤20-22中描述的域分析结果部分的示例。框的宽度表示查询序列的长度。在这个例子中，在N末端（等级6）和C末端（等级1-5）发现了有信心的（红色）匹配，但没有发现与介入片段的有信心的匹配。c。步骤23-24和29-32中描述的详细结果表示例。在本例中，秩1和秩2匹配的置信度分别为100%，序列恒等式分别为23%和24%。
图6
图6
用户查询序列和已知结构之间的对齐示例，如步骤25-28所述。顺序着色如步骤17所述。查询和模板之间的相同残留物具有灰色背景。显示二级结构（预测和已知）；在这种情况下，α螺旋。显示对齐（来自HHsearch）和二级结构预测中的彩色编码过残留置信度。还显示了查询序列和模板序列的残差守恒水平，其中较粗的水平条表示更大的守恒程度。
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