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拉氏图

拉氏图(又名 Ramachandran 图、[φ,ψ]图、α-碳与肽基交角图,英语:Ramachandran plot, Rama plot),是一种展示蛋白质结构残基主链二面角ψ和φ的可视化方法。该图表最初由G. N. Ramachandran,C. Ramakrishnan和V. Sasisekharan于1963年提出,用于理论上展示氨基酸残基可能的构象,以及对同源建模后模型质量的检测。

简介

拉氏图的创建基于对三肽中心肽基在所有φ角和ψ角值时计算非键合原子间的允许距离,并将这些信息绘制成图。这种构象图或Ramachandran图简称拉氏图,展示了理论上残基可能出现的构象。肽键处的ω角通常是180°,由于肽键的部分双键性质,它保持平面结构。拉氏图的边缘可以从左到右和从上到下“卷”起来,因为二面角的值0°和360°是等效的。

拉氏图的应用包括从理论上展示氨基酸残基的ψ和φ二面角的可能组合,以及展示观测数据点的经验分布,用于结构确认或在蛋白质结构数据库中的分析。这些图通常用于展示理论偏好区域的外形。

氨基酸残基的侧链大小对其在拉氏图上的允许区域有影响。例如,甘氨酸的侧链只是一个氢原子,因此它的允许区域较大,而L-脯氨酸由于其侧链与主链α-C及N形成五元环,其ψ和φ的可能组合非常有限。

随着时间的推移,已经有数万种通过X-射线晶体学测定的蛋白质结构被存储于蛋白质资料库(PDB)。利用这些数据,研究者们产生了更加详细精确的φ,ψ图,这些图展示了来自一系列高分辨率结构的数据点以及通常情况下(除甘氨酸,脯氨酸及pre-Pro之外所有氨基酸),甘氨酸及脯氨酸的偏好和允许的构象区域的轮廓。

参考资料