
【化】 molecular replacement technique
element; member; molecule; numerator
【计】 molecusar
【化】 molecule
【医】 molecule
【化】 method of substitution
分子置换法(Molecular Replacement, MR)是结构生物学中解析蛋白质晶体结构的一种常用方法,其核心思想是利用已知的同源蛋白质结构作为初始模型,通过旋转和平移操作,将其置于目标蛋白质的晶胞中,从而推算出目标结构的相位信息。以下是详细解释:
汉英对照定义
相位问题解决
由于X射线衍射仅能获取振幅信息,分子置换法通过同源模型的相位预测,结合傅里叶变换重构电子密度图(来源:《蛋白质晶体学方法》第三版)。
同源模型要求
搜索模型需与目标蛋白有较高序列相似性(通常>30%),且结构保守区需匹配(来源:PDB结构数据库指南)。
算法实现
常用软件如PHASER、MOLREP,通过最大似然法或相关系数优化旋转/平移参数(来源:CCP4程序集文档)。
适用领域
主要用于同源蛋白的结构解析,尤其是突变体或复合物结构(来源:《自然·实验手册》结构生物学篇)。
效率优势
相较于多波长反常散射(MAD)等方法,分子置换法无需制备重原子衍生物,显著缩短实验周期(来源:美国国立卫生研究院技术报告)。
该方法由M. G. Rossmann和D. M. Blow于1962年首次提出,通过引入"旋转函数"数学工具实现同源模型比对(来源:《晶体学学报》创刊文献)。现代算法已融合并行计算与机器学习,提升复杂结构的解析精度(来源:国际晶体学会期刊《IUCrJ》)。
例如解析新冠病毒刺突蛋白结构时,研究者以SARS-CoV同源结构为搜索模型,通过分子置换法快速获得初始相位(来源:Science期刊, 2020, Vol. 367)。
分子置换法(Molecular Replacement, MR)是一种常用于解析生物大分子(如蛋白质)晶体结构的计算方法,尤其在X射线晶体学领域应用广泛。以下是其核心要点:
分子置换法基于已知结构的同源蛋白作为模型,通过数学计算确定目标分子在晶体中的空间排列。其核心假设是:若两个分子结构高度相似,则它们的衍射数据模式也会相近。这种方法避免了传统方法中制备重原子衍生物的步骤,显著简化了结构解析流程。
根据X射线晶体学流程,主要分为以下阶段:
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