蛋白质信号肽的预测和识别

信号肽(signal peptide)是指新合成多肽链中用于指导蛋白质跨膜转移的末端(通常为N末端)氨基酸序列。信号肽在蛋白分泌的过程中起重要作用,分泌性蛋白质合成后由信号肽引导其穿过合成所在的细胞到其他组织细胞中。信号肽中至少含有一个带正电荷的氨基酸,中部有一个高度疏水区以通过细胞膜。

信号肽假说认为,编码分泌蛋白的mRNA在翻译时首先合成的是N末端带有疏水氨基酸残基的信号肽,它被内质网膜上的受体识别并与之结合。信号肽经膜中蛋白质形成的孔道到达内质网内腔,并随机被位于腔表面的信号肽酶水解,由于它的引导,新生的多肽就能够通过内质网膜进入腔内,最终被分泌到胞外。信号肽的识别有助于蛋白质功能域的区分及蛋白质细胞定位。

前导肽(leader peptide)是信号肽的一种。在线粒体蛋白质的跨膜转运过程中,通过线粒体膜的蛋白质在转运之前大多数以前体形式存在,它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽共同组成。迄今已有40多种线粒体蛋白质前导肽的一级结构被阐明,它们约含20~80个氨基酸残基,当前体蛋白跨膜时,前导肽被一种或两种多肽酶水解转变为成熟蛋白质,同时失去继续跨膜的能力。

前导肽一般具有以下特性:

①带正电荷的碱性氨基酸(特别是精氨酸)含量较为丰富,它们分散于不带电荷的氨基酸序列之间;

②缺失带负电荷的酸性氨基酸;

③羟基氨基酸(特别是丝氨酸)含量较高;

④有形成两亲(既有亲水又有疏水部分)α-螺旋结构的能力。

可以利用因特网在线工具和信号序列捕获系统来判定基因序列中是否含有信号肽序列。

SignalP是丹麦科技大学生物序列分析中心开发的信号肽及其剪切位点检测在线工具,其网址为http://genome.cbs.dtu.dk/services/SignalP/。

该软件基于神经网络方法,用已知信号序列的革兰阴性原核生物、革兰阳性原核生物及真核生物的序列作为训练集。SignalP预测的是分泌型信号肽,而不是参与细胞内信号传递的蛋白质。

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