
【化】 molecular replacement technique
element; member; molecule; numerator
【計】 molecusar
【化】 molecule
【醫】 molecule
【化】 method of substitution
分子置換法(Molecular Replacement, MR)是結構生物學中解析蛋白質晶體結構的一種常用方法,其核心思想是利用已知的同源蛋白質結構作為初始模型,通過旋轉和平移操作,将其置于目标蛋白質的晶胞中,從而推算出目标結構的相位信息。以下是詳細解釋:
漢英對照定義
相位問題解決
由于X射線衍射僅能獲取振幅信息,分子置換法通過同源模型的相位預測,結合傅裡葉變換重構電子密度圖(來源:《蛋白質晶體學方法》第三版)。
同源模型要求
搜索模型需與目标蛋白有較高序列相似性(通常>30%),且結構保守區需匹配(來源:PDB結構數據庫指南)。
算法實現
常用軟件如PHASER、MOLREP,通過最大似然法或相關系數優化旋轉/平移參數(來源:CCP4程式集文檔)。
適用領域
主要用于同源蛋白的結構解析,尤其是突變體或複合物結構(來源:《自然·實驗手冊》結構生物學篇)。
效率優勢
相較于多波長反常散射(MAD)等方法,分子置換法無需制備重原子衍生物,顯著縮短實驗周期(來源:美國國立衛生研究院技術報告)。
該方法由M. G. Rossmann和D. M. Blow于1962年首次提出,通過引入"旋轉函數"數學工具實現同源模型比對(來源:《晶體學學報》創刊文獻)。現代算法已融合并行計算與機器學習,提升複雜結構的解析精度(來源:國際晶體學會期刊《IUCrJ》)。
例如解析新冠病毒刺突蛋白結構時,研究者以SARS-CoV同源結構為搜索模型,通過分子置換法快速獲得初始相位(來源:Science期刊, 2020, Vol. 367)。
分子置換法(Molecular Replacement, MR)是一種常用于解析生物大分子(如蛋白質)晶體結構的計算方法,尤其在X射線晶體學領域應用廣泛。以下是其核心要點:
分子置換法基于已知結構的同源蛋白作為模型,通過數學計算确定目标分子在晶體中的空間排列。其核心假設是:若兩個分子結構高度相似,則它們的衍射數據模式也會相近。這種方法避免了傳統方法中制備重原子衍生物的步驟,顯著簡化了結構解析流程。
根據X射線晶體學流程,主要分為以下階段:
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