中 華 大 學 碩 士 論 文
以蛋白質表面區塊預測雙專一性去磷酸化水解 酶之活化部位
A Method for Predicting the Active Sites of Dual-specific Protein Phosphotases Based on
Protein Surface Patches
系 所 別：資訊工程學系碩士班 學號姓名：M09302053 黃裕翔 指導教授：劉志俊 助理教授 張慧玫 助理教授
中華民國九十五年六月
中文摘要
蛋白質為生物體上提供重要生理與催化機能的工具。尤其在訊息傳遞路徑的 調控中，蛋白質之間的交互作用特別重要。而蛋白質交互作用中的後轉譯修飾，
所產生的磷酸化與去磷酸化的作用，更是不可或缺。然而蛋白質磷酸化的研究已 久，而對於具有去磷酸化功能的磷酸水解酶的研究甚少。
本研究主要是以去磷酸化功能的磷酸水解酶為主。去磷酸化水解酶家族 (Protein tyrosine phosphatase, PTPs)中，雙特異性去磷酸化水解酶(Dual-specific protein phosphatases, DSPs)佔主要部分。雙特異性去磷酸化水解酶主要特色，在 於 可 同 時 去 除 受 質 上 磷 酸 酪 胺 酸(phspho-tyrosine) 和 磷 酸 絲 胺 酸 / 酥 胺 酸 (phosphor-serine/threonine)的磷酸根，以調整受質蛋白質的活性。我們首先找出 雙特異性去磷酸化水解酶的活化部位之保守序列-CXXXXXR-(其中 X 為任意胺 基酸)，之後查出纏繞在受質磷酸根的水解酶之半胱胺酸(Cysteine, C)、精胺酸 (Arginine, R)及去磷酸化的天冬胺酸(Aspartate, D)等三個胺基酸與要被去除的受 質磷酸根之間的空間座標。先計算C、R、D 和 P 之間的距離做為去磷酸酶和受 質磷酸根在互動時主動距離，再計算C、R、D 的兩兩相對距離做去磷酸酶分子 內活化特性，藉此用以預測未知蛋白質是否含有雙特異性去磷酸化水解酶的可能 結構。
本研究也利用本資工系所開發的蛋白質表面結構 α-ball 模型程式來作磷酸 根的活化部位預測。磷酸根團的半徑則用2.15Å 到 5.06Å 之間來做測試，以 2.15Å 所能預測的活化部位的位置最為準確。我們目前所提出之方法已能準確預測出已 知的16 個 DSPs 之活化部位，亦可對目前 25 個 PTPs，提出活化部位的位置預測。
ABSTRACT
Proteins are important for their catalytic function in physiology and biology.
Proteins are especially crucial in regulating signal transduction pathways via protein-protein interaction. Post-translational modification controls these protein interactions through adding phosphate groups by kinases or removing phosphate groups by phosphatases. While kinases are better understood, studies of phasphatases are still rudimentary.
The present study is mainly focused on understanding the de-phosphorylation function of phosphatases. Among protein tyrosine phosphatase (PTP) family, the dual-specific protein phosphatases (DSPs) are major members. DSPs was named based on their ability of simultaneously de-phosphorylation Tyrosine(Y)-phosphate and Serine(S)/Threonine(T)- phosphate on the substrates to regulate the substrate activity. We first searched conserved motif of DSP active sites with sequences of -CXXXXXR- (X could be any amino acid), then we collect the four spatial coordinates from the substrate-interacting Cysteine (C) and Arginine (R), the catalytic Aspartate (D), and the substrate phosphate (P). The distances measured from C, R, and D to P were calculated as interaction parameters, and distances between C, R, and D were taken as active site parameters. These parameters were used to predict whether unknown might have possible active site cavity of DSPs.
The α-ball protein surface modeling was applied to screen unknown proteins for the possible presence of active site topology before entering DSP-parameter comparison. The radius of the root group of the phosphate uses 2.15Å to 5.06Å between to make the test, the most accurate with the position of 2.15Å houses of activation position that can be predicted. We were able to predict the active sites of 16
誌謝
本論文可以順利完成，要感謝的人實在太多了。首先要感謝我的指導教授劉 志俊博士和張慧玫博士，在這唸研究所兩年的期間，很謝謝老師在學業和做研究 方面細心的指導與建議。才能使原本只有資工背景的我，能將研究範圍擴大到生 物的領域。在研究的過程遇到許多困難，也是和兩位指導教授經過不斷的討論及 提供各種意見，來將問題一一解決。對學生我來說，內心充滿著無限的感激。
再來便是感謝我的家人，在這兩年中，無時無刻的鼓勵我、支持我。使我能 夠專心於論文方面的研究，今天得以完成碩士學位，對你們的恩情只能以完成此 篇論文來回報。
最後能要感謝曾幫助我的朋友和同學，因為有你們的協助才能將學業如此順 利的完成。使我能一心一意的將撰寫論文並將其完成，最後仍然要說非常謝謝大 家。
內文目錄
第1 章 序論...1
1.1. 研究目的與動機...1
1.2. 研究架構...3
第2 章 蛋白質的磷酸化與去磷酸化...4
2.1. 蛋白質簡介...4
2.2. 去磷酸酶之生物重要性...5
2.3. 磷酸化與去磷酸化作用簡介...6
第3 章 蛋白質結構資料庫(PDB)介紹 ...9
3.1. 蛋白質序列資料庫...9
3.2. 蛋白質結構資料庫...9
3.3. PDB 資料庫資料介紹...10
3.4. 蛋白質結構模擬介紹...13
第4 章 酪胺酸特異性去磷酸化家族(PTP)介紹...17
4.1. 典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶...18
4.2. Cdc25 去磷酸水解酶 ...18
4.3. 低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶...19
第5 章 雙特異性去磷酸水解酶(DSP)介紹...20
5.1. 人類DSPs...21
5.2. 典型DSPs...22
5.3. 非典型DSPs...23
5.4. DSPs 的調控...23
5.5. DSPs 之重要功能基團(domain) ...24
5.6. DSPs 和受質間的互相作用(Interaction)...27
第6 章 α-ball 表面結構模型虛擬磷酸根團尋找候選活化部位參考群 ...29
6.1. 蛋白質表面結構α-ball 模型之介紹 ...29
6.2. 蛋白質表面結構α-ball 模型相關研究 ...31
6.3. 蛋白質表面結構α-ball 模型運作圖示 ...33
6.4. 受質磷酸根團在DSP 活化部位內部所量測距離 ...34
6.5. 受質磷酸根團在PTP 活化部位內部所量測距離...36
第7 章 磷酸根活化部位的預測方法...37
7.1. 去磷酸化過程...37
7.2. DSP 活化部位與磷酸根距離之量測 ...40
7.3. DSP 最有可能之活化部位的預測 ...46
第8 章 實驗結果...48
第9 章 結論...56
第10 章 參考文獻...58
附錄A DSP 命名對照表...66
附錄B 胺基酸之縮寫與特性分類對照表...68
附錄C 磷酸根團範圍值...69
附錄D 活化部位與互動測量值...72
附錄E DSP 蛋白質結構預測座標與實際磷酸根座標相差距離...74
圖目錄
圖1 去磷酸化家族圖...2
圖2 各類去磷酸化水解酶在各物種比較圖...2
圖3 胺基酸基本架構...4
圖4 MAPKs 訊號層級 ...6
圖5 磷酸化和去磷酸化作用圖...7
圖6 PDB 資料庫資料內容-基本資料 ...11
圖7 PDB 資料庫資料內容-蛋白質的序列資料 ...11
圖8 PDB 資料庫資料內容-蛋白質中磷酸化的胺基酸資料 ...11
圖9 PDB 資料庫資料內容-α 螺旋 β 平板組成資料 ...12
圖10 PDB 資料庫資料內容-蛋白質的胺基酸資料 ...12
圖11 PDB 資料庫資料內容-磷酸化蛋白質的詳細胺基酸資料...13
圖12 PDB 資料庫資料內容-三級結構中胺基酸互相連結位置資料 ...13
圖13 SWISS-MODEL 首頁 ...14
圖14 輸入資料與胺基酸序列介面...14
圖15 設定差異值...15
圖16 搜尋相似結構...15
圖17 選取相似結構...16
圖18 去磷酸化家族分類圖...17
圖19 典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶分類圖...18
圖20 雙特異性去磷酸水解酶分類圖...21
圖21 人類雙特異性去磷酸水解酶分類圖...22
圖22 DSP domain 比對 ...25
圖23 活化部位 3D 結構...25
圖24 PDB 中成員蛋白 1VHR(DUSP3)的活化部位一級結構序列 ...26
圖25 PDB 中成員蛋白 1VHR(DUSP3)的活化部位二級結構序列 ...27
圖26 α-ball 滾動蛋白質表面結構 ...30
圖27 α-ball 和 α-surface 示意圖-原子無接觸情況...31
圖28 α-ball 和 α-surface 示意圖-原子接觸情況...31
圖29 Solvent Accessible Surface(SAS)示意圖 ...32
圖30 Solvent Excluded Surface(SES)示意圖 ...32
圖31 DUSP3 成員蛋白原始表面結構圖 ...33
圖32 α-ball 半徑為 1.4Å 的 DUSP3 成員蛋白表面結構圖 ...34
圖33 α-ball 半徑為 2.15Å 的 DUSP3 成員蛋白表面結構圖 ...34
圖34 活化部位結構示意圖...35
圖35 磷酸根團結構圖...36
圖36 去磷酸化過程步驟一-磷酸根鍵被切斷脫離受質蛋白 ...38
圖37 去磷酸化過程步驟二-磷酸根成游離態被釋放離開活化部位 ...38
圖38 DSP 活化部位結構中功能胺基酸 C, R, D 的相對位置...39
圖39 活化部位從左到右 α-ball 半徑分別為 1.4Å、2.15Å 和 5.06Å ...40
圖40 DSP 活化部位預測程式建構流程圖 ...40
圖41 活化部位測量值 1-功能胺基酸 C 和 R 的距離之示意圖...42
圖42 活化部位測量值 2-功能胺基酸 R 和 D 的距離之示意圖...42
圖43 活化部位測量值 3-功能胺基酸 D 和 C 的距離之示意圖...43
圖44 互動測量值 1-DSP 之功能胺基酸 C 的 S 和受質之磷酸根 P 的距離之示意 圖...43
圖45 互動測量值 2-DSP 之功能胺基酸 R 的 NH 與 NH2+和受質之磷酸根P 的距 離之示意圖...44
圖46 互動測量值 3-DSP 之功能胺基酸 D 的 OH 和受質之磷酸根 P 的距離之示 意圖...44
圖47 DSP 活化部位預測方法流程圖 ...45
圖48 DSP 活化部位預測方法演算法 ...46
圖49 DSP 活化部位預測程式 ...47
表目錄
表1 DSP domain 已解出結構資料 ...28
表2 絲胺酸/酥胺酸特異性去磷酸酶磷酸根團內部距離 ...36
表3 酪胺酸去磷酸酶磷酸根團內部距離...36
表4 DSP 活化部位收集的基本資料 ...41
表5 新 DSP 蛋白質結構基本資料 ...48
表6 PTP 蛋白質結構基本資料...49
表7 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍 0Å 時 ...50
表8 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍 1Å 時 ...51
表9 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍 2Å 時 ...52
表10 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍 3Å 時 ...53
表11 DSP 蛋白質結構預測座標與實際磷酸根座標平均相差距離 ...54
表12 典型 DSPs 分類表...66
表13 非典型 DSPs 分類表，“―”符號表示尚無 DUSP 編號...67
表14 胺基酸之縮寫與特性分類對照表...68
表15 DSP 活化部位收集的基本資料 ...69
表16 磷酸根團範圍值-磷酸根團的 O-1...69
表17 磷酸根團範圍值-磷酸根團的 O-2...70
表18 磷酸根團範圍值-磷酸根團的 O-3...70
表19 磷酸根團範圍值-磷酸根團的 O-4...71
表21 活化部位測量值的結果...72
表22 互動測量值的結果...73
表23 原始 DSP 蛋白質結構預測座標與實際磷酸根座標相差距離 ...74
表24 新 DSP 蛋白質結構預測座標與實際磷酸根座標相差距離 ...74
表25 PTP 蛋白質結構預測座標與實際磷酸根座標相差距離...75
縮寫表
C, Cysteine cAMP, cyclic AMP CH2, Cdc25 homology D, aspartate
DSPs, dual-specific protein phosphatases Erk, extracellular-signal-regulated kinase GCG, Geotechnical Consulting Group Jnk, c-Jun N-terminal kinase
KIM, kinase interaction motif KiNG, Kinemage Next Generation LMW PTPs, low molecular weight PTPs MAPKAP, MAPK-activated protein kinase MAPKK, MAPK kinase
MAPKKK, MAPKK kinase
MAPKs, mitogen-activated protein kinases MKP, MAPK phosphatase
MMDB, Molecular modeling database NDB, Nucleic Acid Database PDB, Protein Data Bank PKA, protein kinase A
PTPs, protein tyrosine phosphatase R, arginine
RCSB, Research Collaborotory for Structural Bioinformatics S, Serine
SAS, Solvent Accessible Surface SES, Solvent Excluded Surface T, threonine
Y, tyrosine
第 1 章 序論
1.1. 研究目的與動機
生物體中有多種細胞控作用，據估計大於1/3 的真核生物體中的蛋白質，會 進行磷酸化修飾。磷酸化修飾後對蛋白質有多重的影響，例如︰蛋白質活性、蛋 白質穩定性、蛋白質次細胞分佈情形、蛋白質構型、蛋白質的交互作用等。磷酸 化修飾後藉著蛋白質的變化進一步會對生物的影響，幾乎包括所有細胞活動，例 如︰基礎代謝、細胞週期、DNA 損害與修復、癌症發展、細胞凋亡、訊息傳遞 路徑(signal pathway)等。
磷酸化是由磷酸化激酶(protein kinase) 從高能分子ATP 中，將磷酸根加在受 質(substrate)產生的作用，藉此激活蛋白質活性，才因此得名叫做激酶。後來發 現受質被加掛磷酸根未必只有激活活性的功用，也可能藉此關閉活性。一般對激 酶在訊號傳遞系統中，開啟傳遞的了解較清楚，已有非常豐富的結果。另ㄧ方面，
和磷酸化激酶有相對關係的便是去磷酸化水解酶(protein phosphatase)，可將磷酸 根從受質中拔除，恰可對受質蛋白的活性的從激酶作用過的狀態重新恢復，這種 可逆性磷酸化調控，對生物體是非常重要的。因此研究磷酸化激酶與去磷酸化水 解酶互為逆反應的整體檔案，已成為蛋白體的熱門研究之ㄧ。以老鼠蛋白體為 例，去磷酸化水解酶的個數只有89 個，是激酶的 1/4 倍而已[1]。以人類蛋白體 為例，去磷酸化水解酶的個數估計有130 個而已，而激酶的個數卻是 600 個[2]。
這符合多年來對磷酸化激酶相關研究的認知，激酶擁有較嚴格的受質挑選性，而 去磷酸化水解酶的受質挑選性則較不嚴格。而細胞如何應用數目較少的去磷酸化 水解酶重新恢復激酶作用過的受質蛋白的活性；同ㄧ受質的去磷酸化水解酶和激 酶如何配對，並作完美的可逆調節；以及最重要的，訊號傳遞系統中，開啟後是 怎麼關的等有趣的問題，就完全依賴於我們對去磷酸化水解酶的許多性質尚待開
解酶按照受質磷酸根所在位點，可分為雙特異性去磷酸化水解酶(dual specificity phosphatases)、酪胺酸去磷酸化水解酶(tyrosine protein phosphatases)、絲/酥胺酸 去磷酸化水解酶(serine-threonine phosphatases) 三大類。其中雙特異性去磷酸化 水解酶是負責修飾主要訊號傳遞蛋白MAP 去磷酸化水解酶，也被認為是負責按 演化複雜度的調節蛋白質，使人類比其他物種更趨複雜原因之ㄧ，如圖2 所示。
因此本論文便以雙特異性去磷酸化水解酶為主要目標來作深入的研究。
圖1 去磷酸化家族圖
圖2 各類去磷酸化水解酶在各物種比較圖
種去磷酸化水解酶的結構等待被解出與發掘。由於編解與發掘出一個去磷酸化水 解酶的結構和功能需要相當長的時間，因此本論文將研究去磷酸化水解酶的特性 與性質，並希望找出去磷酸化水解酶的相同規則做成預測工具，使生物科學家們 在編解去磷酸化水解酶結構和尋找其活化部位時能提高效率。
1.2. 研究架構
本論文的架構：第2 章介紹蛋白質的磷酸化與去磷酸化；第 3 章介紹蛋白質 結構資料庫內容；第4 章說明去磷酸化(PTP)家族；第 5 章深入說明雙特異性去 磷酸水解酶；第6 章將蛋白質表面結構 α-ball 模型作簡介；第 7 章詳細介紹磷酸 根活化部位的預測方法；第8 章為實驗的結果；第 9 章則為結論。
第 2 章 蛋白質的磷酸化與去磷酸化
由於本研究主要探討去磷酸水解酶的活化部位，本章對蛋白質做簡單介紹，
再說明去磷酸水解酶的生物重要性與去磷酸水解酶的例子。
2.1. 蛋白質簡介
蛋 白 質 的 產 生 是 由 去 氧 核糖 核 酸(DNA)上的基因轉錄成信使核糖核酸 (mRNA)後，再由信使核糖核酸轉譯產生一連串的胺基酸(amino acid)。最後再經 由折疊作用和修飾的工作便會形成具有功能的蛋白質(protein)。
胺基酸的基本結構以中心碳(Cα)為準可分為四個部分，分別為胺基(-NH2)、
羧基(-COOH)、是 R 基團與中心碳的氫原子。如圖 3 所示，通常以 NCC 來代表 蛋白質的骨架結構。形成的胺基酸種類有 20 種。R 基團是以極性強弱來分類，
所以又可以把胺基酸分為極性跟非極性兩種，而極性又可以分為酸性、中性、鹼 性三種類(詳見附錄 B)。在本論文中將最常使用到胱胺酸(C)、絲胺酸(S)、精胺 酸(R)和天冬胺酸(D)此四種胺基酸。
圖3 胺基酸基本架構
蛋白質雖然是由20 種胺基酸所組合而成，但如果要成為有功能的蛋白質，
則常需要化學上的後轉譯修飾(post-translation modification)。常見的蛋白質後轉
bridge)、醣化作用(glycosylation)、磷酸化(phosphorylation)、乙烯化(acetylation)、
醯化 (acylation)、ADP 核糖基化(ADP ribosylation)、胺基甲醯化(carbamylation)、
某些輔因子結合作用(cofactor binding)。而不可逆性後轉譯修飾包括甲基化 (methylation)、蛋白質分解(proteolysis)、泛素化作用(ubiquitination)、胜肽加註作 用(peptide tagging)、離胺酸羥基化(lysine hydroxylation)、一些輔因子結合作用 (cofactor binding)。本文將針對可逆性磷酸化主題做進一步介紹。
2.2. 去磷酸酶之生物重要性
蛋白質後轉譯修飾作用，最主要在維持細胞活動所需要的動態反應，特別 是在體內環境的生理引導或逆境回應時，如生長激素、荷爾蒙、細胞激素 (cytokine)、滲透壓、輻射刺激、缺血損害等。這些反應藉由細胞訊號傳遞系統 中的蛋白質互動作用才能表現出來。其中扮演核心角色之ㄧ的是稱為增裂原活化 酵素群(mitogen-activated protein kinases, MAPKs)，MAPKs 分為訊號三層級 (如 圖 4 所示)，通常位於細胞訊號傳遞調節模組(signaling module)的終端部分，由 MAPKKK 磷酸化激活訊號系統下游的 MAPKK，再由 MAPKK 磷酸化激活訊號 系統下游的 MAPK，並且都以 pSer/pThr 來作受質中胺基酸的磷酸化。下游的 MAPK 再藉由增裂原活化酵素之激酶(MAPK-activated protein kinase, MAPKAP) 和一些轉錄因子的激活，才分頭啟動各種細胞應效，如細胞位移、繁殖、生長、
分化、凋亡、抗逆存活等[4]。
已發現的真核生物 MAPKs 訊號三層級，至少有 12 種 MAPKKKs，7 種 MAPKK 和 8 種 MAPKs。哺乳類的 MAPKs 具有活化部位共同序列為-TXY-(酥 胺酸-任何胺基酸-酪胺酸)，由於-TXY-同時活化在酥胺酸和酪胺酸，所以也是一 種雙特異性激酶。若依據活化路徑約可分為四組，第一為傳統的MAPKs 組，成 員包括Erk1 和 Erk1，活化部位為-TEY-，其細胞應效為繁殖、分化。第二為 p38 組，成員包括 p38α、p38β、p38γ 和 p38δ，活化部位為-TGY-，其細胞應效為生
長、分化、抗逆存活。第三為Jnk 組，成員包括 Jnk1、Jnk2、和 Jnk3，活化部位 為-TPY-，其細胞應效為繁殖、抗逆存活。第四組為其他 MAPKs。而 MAPKs 的 去磷酸水解酶(MAPK phosphatases, MKPs)則是將 MAPKs 去活性(inactivate)，使 MAPKs 訊號三層級恢復備用狀態[5]。所以 MAPKs 的活化程度與持續多久，必 須靠MAPKs 的激酶和 MAPKs 的去磷酸水解酶(MAPK phosphatases, MKPs)之間 的平衡來決定。對MAPKs 的激酶的研究，已成為訊號傳遞領域的主流議題，而 針對 MKPs 去磷酸水解酶如何調降整個訊號傳遞系統的研究，卻是剛剛起步而 已。其中 MKPs 去磷酸水解酶中，主要包含單特異性絲/酥胺酸去磷酸水解酶、
酪胺酸去磷酸水解酶與雙特異性去磷酸水解酶。本文將以較為有關的後兩者再做 進一步介紹。
圖4 MAPKs訊號層級
2.3. 磷酸化與去磷酸化作用簡介
可逆性磷酸化和去磷酸化作用，被稱為「分子開關」(molecular switch)，利
化」或「去活化」作快速反應。如此可迴避基因從轉錄轉譯反應(約需 103秒以上)，
可加快至少106倍。磷酸化和去磷酸化功能為艾德蒙費雪(Edmond H. Fischer)和 艾德溫‧柯瑞伯(Edwin G. Krebs)發現，他們也因為發現了磷酸化與去磷酸化的功 能在1992 年榮獲得諾貝爾生理醫學獎。磷酸化和去磷酸化作用可由圖 5 表示。
圖5 磷酸化和去磷酸化作用圖
以肝醣分解酶為例，在磷酸化作用方面，一開始是由當肝臟組織受到刺激 時，此時肝醣分解酶會被活化。當肝醣分解酶被活化時，其特定胺基酸上(即酪 胺酸、絲胺酸和酥胺酸)便會帶有磷酸，此刻便發現磷酸化的作用。磷酸化自己 並不會自動去執行磷酸化的功能，是由高能分子環狀 AMP(cyclic AMP, cAMP) 來進行啟動。被cAMP 啟動的磷酸化酵素便被正名為”cAMP 蛋白激酶”。 cAMP 蛋白激酶可分為兩型。第一型為磷酸化其他受質，稱為”第一型 cAMP 蛋白激 酶”。第二型為自己先磷酸化(auto-phosphorylation)後，再磷酸化其他受質，稱為”
第二型cAMP 蛋白激酶”。目前在生物體中有 cAMP 作用的細胞都是由 cAMP 蛋 白激酶(protein kinase A, PKA)來完成。
在去磷酸化作用方面，去磷酸化是將磷酸化的受質蛋白的磷酸根團拔除，以 恢復受質蛋白原本的活性。去磷酸化主要是受到二價的陽離子和調控一些磷酸的 抑制蛋白。去磷酸化最主要作用在水解磷酸酪胺酸(phospho-tyrosine)、磷酸絲胺
酸/酥胺酸(phospho-serine/threonine)此兩類的胺基酸上。和磷酸化作用一樣的，去 磷酸化作用也不是自己主動去執行，必須依靠cAMP 來做指揮的動作。
第 3 章 蛋白質結構資料庫(PDB)介紹
蛋白質序列是由20 種胺基酸所組成，相同的蛋白質序列所產生出來蛋白質 結構卻不一定相同。蛋白質的種類因此繁多，便需要資料庫的建立。蛋白質資料 庫主要可分為兩個種類，序列資料庫和結構資料庫。從這兩種基本資料庫又可以 衍伸數種資料庫，如：模組樣式 (pattern)資料庫、轉錄因子資料庫、酵素資料庫、
分類資料庫、圖譜資料庫、突變資料庫和基因體資料庫。
3.1. 蛋白質序列資料庫
蛋白質序列資料庫又可分為兩種，核酸資料庫和蛋白質資料庫。
核酸資料庫中大約有 GenBank[6]、EMBL[7]和 DDBL[8]這三個較為出名。
GenBank 是由 NCBI 所創立，資料庫中的格式為 genbank。EMBL 是由 EBI 所創 立，資料庫中的格式為EMBL。DDBJ 是由 DDBJ 所創立，為日本人所建置的資 料庫，資料庫中的格式為 genbank。其中 GenBank 和 EMBL 由於資料庫中的序 列大部分都相似，因此GCG(Geotechnical Consulting Group)公司將這兩資料庫中 重複的序列去掉，之後便產生出GenEMBL。
蛋白質資料庫中，以SwissProt[9]、TrEMBL[10]、GenPept & Entrez proteins[11]
和PIR[12]較為人知。SwissProt 和 TrEMBL 都是由 SIB & EBI 創立，其中 TrEMBL 主要功用是轉譯EMBL 的序列。GenPept & Entrez proteins 是由 NCBI 所創立，
主要是轉譯GenBank 的序列。PIR 則是由 PIR& MIPS& JIPID 所創立，主要是鑑 定蛋白質的來源。
3.2. 蛋白質結構資料庫
在結構資料庫中，可分為原始數據資料庫和加值資料庫。
原始資料庫中，有NDB(Nucleic Acid Database)和 PDB[13]。NDB 主要是研 究核酸結構，PDB 資料庫則是研究蛋白質結構。
加值資料庫中，有MMDB (Molecular Modelling Database)、Molecule R US 和3DinSight。其中 MMDB 將蛋白質的結構具體化，並開發出 Cn3D 工具對蛋白 質結構做調整。Molecule R US 主要是用不同的格式來儲存結構模型。3DinSight 則是將蛋白質序列，結構分類，性質和突變等多個資料庫做連結的工作。
PDB 資料庫是本論文中最相關的資料庫，PDB 資料庫是由美國 RCSB (Reserach Collaborotory for Structural Bioinformatics)所建置的資料庫。資料庫中收 集了許多蛋白質3D 結構的資料，包括以 x-ray 光線及 NMR 所產生的結構。目 前已經有35579 個蛋白質結構。
3.3. PDB 資料庫資料介紹
本論文中所使用資料是從PDB 資料庫擷取，PDB 資料庫提供了蛋白質的分 類、結構、序列……等資訊。PDB 資料庫也提供幾種可描繪蛋白質 3D 結構的軟 體，如：Kinemage Next Generation(KiNG)、Jmol、Webmol、QuickPDB。PDB 資 料庫所提供的資料，其格式為*.pdb。資料的內容如圖 6~圖 12 所示，此資料是以 DSP 為 雙 特 異 性 去 磷 酸 水 解 酶 中 研 究 最 多 的 成 員 VHR(DUSP3) 為 例 子 ， VHR(DUSP3)成員蛋白在 PDB ID：1J4X 為例子。圖 6 中，HEADER 表示 PDB 資料庫中的ID，TITLE 表示此蛋白質的名稱，COMPND 表示此蛋白質解結構的 生物實驗操作的關鍵相關資訊。
圖6 PDB資料庫資料內容-基本資料
圖 7 中，為此蛋白質的序列。其中字母 A 和 D 為此蛋白質的鏈結，184 則 代表此蛋白質由184 個胺基酸所組成。
圖7 PDB資料庫資料內容-蛋白質的序列資料
圖8 則是標示出此蛋白質中磷酸化的胺基酸。
圖8 PDB資料庫資料內容-蛋白質中磷酸化的胺基酸資料
圖9 標示出此蛋白質由幾個 α 螺旋 β 平板所組成。
圖9 PDB資料庫資料內容-α螺旋β平板組成資料
圖10 為構成此蛋白質的胺基酸。從 ATOM 開始，之後每行的意義為原子編 號、原子、胺基酸名稱、鏈結、胺基酸編號、X、Y、Z 座標和 B-factor。此部分 為本論文的重要資料。
圖10 PDB資料庫資料內容-蛋白質的胺基酸資料
圖11 中為此蛋白質的磷酸化胺基酸的詳細資料。
圖11 PDB資料庫資料內容-磷酸化蛋白質的詳細胺基酸資料
圖12 為此蛋白質三級結構中胺基酸互相連結的位置。
圖12 PDB資料庫資料內容-三級結構中胺基酸互相連結位置資料
3.4. 蛋白質結構模擬介紹
每年發現的蛋白質序列數目遠大於蛋白質結構的數目。在 PDB 資料庫中的 蛋白質結構，雖然已有35579 個結構蛋白，但和 200 多萬個序列相比相差甚遠。
因此便有利用蛋白質序列來模擬蛋白質結構的研究。
本 論 文 是 以 SWISS-MODEL 來 模 擬 蛋 白 質 結 構 ， 其 網 址 為
http://swissmodel.expasy.org/SWISS-MODEL.html。
SWISS-MODEL 為可預測未被解出的蛋白質結構，可將胺基酸序列輸入此網 頁中。之後便可預測出大概的結構，可供相關研究人員參考。
使用步驟如下：
1. 選取” First Approach mode”連結，如附圖 13 所示。
圖13 SWISS-MODEL首頁
2. 在 A 處依序輸入 E-MAIL，姓名，結果的標題。在 B 處輸入胺基酸序列，例 如：SGSFELSVQD。如果確定資料輸入正確後，便可按下 C 處的”Send Request”按鍵，若要作微調動作則繼續第 3 步驟。如附圖 14 所示。
圖14 輸入資料與胺基酸序列介面
3. 設定預測結構和 BLAST 的比對差異值，值越大預測出的結果有失真的可能。
如附圖15 所示。
圖15 設定差異值
4. 選取可能類似的參考結構，為了讓預測出的結構更為準確，則可參考一些類 似的結構。如此一來更可以提高預測的正確性。一開始可先用” ExPDB”來搜 尋PDB 資料庫中是否有相似的結構序列。如附圖 16 所示。
5. 再來將可能相似的結構一一選擇，但最多只可選擇 4 個 PDB 檔案。如附圖 17 所示。
圖17 選取相似結構
6. 最後選取好後，再回到圖 14 按下 C 處的”Send Request”按鍵，便可到輸入的 E-MAIL 中收取預測的結構檔案。
第 4 章 酪胺酸特異性去磷酸化家族(PTP)介紹
蛋白質構成酵素後，擁有抑制、裂解、磷酸化、小分子調控和回饋控制等五 種主要調節機制。在生物的調控反應中，醣類的代謝(glucose metabolism)、細胞 分裂(cell division)與肌肉的收縮皆是由蛋白質磷酸化激酶磷酸化、蛋白質去磷酸 化水解酶相關蛋白質來調節[14]。
去磷酸化水解酶(protein phosphatase) 中，主要包含單特異性絲/酥胺酸去磷 酸水解酶、酪胺酸去磷酸水解酶(protein tyrosine phosphatase, PTP)[15][16]。PTP 家族中依照活化結構和受質的特異性可分為四類[17]：(1)典型酪胺酸特異性去磷 酸水解酶(classical pTyr specific PTPs)，(2)雙特異性去磷酸水解酶(dual specificity phosphatases, DSPs)，(3)Cdc25去磷酸水解酶(Cdc25 phosphatases)，(4)低分子量的 酪胺酸去磷酸水解酶(low molecular weight PTPs, LMW PTPs)。分類圖如圖18所 示。這四類PTP其共同特色便是活化部位上的序列為-C(X)5R-，其中X為任意胺 基酸。此活化部位會位在PTP結構上的α螺旋(α helix)和β平板(β sheet)之間組成的 loop上。雖然在活化部位和在結構上有相同的特色，但在活化部位週遭的環境卻 會不大相同。由於(2)雙特異性去磷酸水解酶為本文主要研究對象，因而將在第5 章詳細描述。以下只介紹(1)、(3)、(4)這三類。
*Cdc25 圖18 去磷酸化家族分類圖
“*＂標示本研究從PDB 所擷取蛋白質結構資料，分別歸屬於分類架構中的 定位。
4.1. 典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶
典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶包含了大約40種成員，全部有約250種胺基酸 催化domain。主要分為兩類：(a)細胞內的PTPs(intracellular PTPs)和(b)受體型態 的PTPs(receptor type PTPs)。典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶分類圖依照活化結 構和受質的特異性如圖19所示。
(a) 細胞內的PTPs(intracellular PTPs)：細胞內的PTPs以PTP1B為例子，其特 徵每個蛋白質為擁有單一催化domain，在蛋白質的羧基端會有SH2 domain。SH2 (src homology 2) domain，是蛋白質與蛋白質的接觸點，也 能接觸受質蛋白的pTyr點，為在成長因子受體上第一個被發現含有磷酸 Tyr的motif [18]。
(b) 受體型態的PTPs(receptor type PTPs)：受體型態的PTPs以CD45為例子，
通常位在細胞外。其擁有一個穿透膜區域，有一個或二個的細胞內的PTP domain [19]。
圖19 典型酪胺酸特異性去磷酸水解酶分類圖
4.2. Cdc25去磷酸水解酶
Cdc25去磷酸水解酶能專一地移除抑制在週期素依賴性蛋白質激酶(cyclin
則能活化激酶。因此Cdc25去磷酸水解酶也可算是DSPs家族中的一種。Cdc25去 磷酸水解酶僅有一個類別，以Cdc25A、Cdc25B和Cdc25C為主。
4.3. 低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶
低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶由約18k 道耳吞(Da)的蛋白質構成[22]。然 而除了特徵上的motif 之外，低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶和其他的 PTP 家族 成員完全沒有序列上的相同。有趣地，低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶的活化部 位通常在蛋白質上的N 端，而其他的 PTP 和 DSP 則會在 C 端尾部上[23]。由於 低分子量的酪胺酸去磷酸水解酶的種類不多，因此目前尚無分類圖。
第 5 章 雙特異性去磷酸水解酶(DSP)介紹
DSP 為雙特異性去磷酸水解酶，意思為在酵素和受質作用時，會有兩個胺基 酸做去磷酸化的作用。雙特異性去磷酸水解酶在PTPs 之中結構跟功能上是最多 變化的酵素，其約有50 種成員。其特色和其他三大家族在構造和功能上有所不 同，最主要能水解磷酸絲胺酸或磷酸酥胺酸(pSer/pThr)像水解磷酸酪胺酸(pTyr) 一樣。但仍然有相同的活化部位序列-CXXXXXR-和相似的三級結構，在 DSP 家 族中成員的活化序列則更相似，其序列為-CXXGXXR-。其中 DSP 的受質常有 -TXY-的 motif 的存在。DSPs 依照活化結構和受質的特異性的主要類別可分成四 類：(1)似 VHR (VHR-like) 類，(2)似 Cdc14(Cdc14-like) 類，(3)磷酸肌醇去磷酸 化 (phosphoinositide phosphatases) 和 (4)mRNA 5’- 三 磷 酸 酶 (mRNA 5’-triphosphatases)。其中(1)和(2)類受質為蛋白質，(3)和(4)類受質則為非蛋白質。
雙特異性去磷酸水解酶分類圖如圖20 所示。
(1) 似VHR (VHR-like)類：此家族的VH1蛋白質是從牛痘病毒(Vaccinia virus )中發現的，而VHR(DUSP3)蛋白質則為第一個人類中被定義的DSP [24]。
(2) 似Cdc14(Cdc14-like)類：此家族和細胞的週期調控有關，主要的功能對 癌症的治療有相當的關係[25]。
(3) 磷酸肌醇去磷酸化(phosphoinositide phosphatases)：此家族又細分為兩小 家族：PTEN(一種腫瘤抑制基因)[26][27]和Myotubularin。Myotubularin 主要在先天性性連鎖隱性遺傳型肌小管肌肉病變(X-linked myotubular myopathy)突變基因的產物[28][29][30]。
(4) mRNA 5’-三磷酸酶(mRNA 5’-triphosphatases)：此家族成員以 Mce1 和 BVP 為例子，和前面三個 DSP 的家族有所不同。其對一般蛋白質受質的 活 化 非 常 微 弱 ， 但 對 mRNA 5’- 三 磷 酸 卻 有 非 常 大 的 活 化 功 能
在結構上，DSP 也和 PTP 擁有相同的 DSP domain。在 DSP 中通常對絲胺酸 /酥胺酸上的磷酸根團活化裂口深度為 6Å。對酪胺酸上的磷酸根團活化裂口深度 則為9Å。
*VHR *Pyst1 *KAP *MTMR2 (DUSP3) (DUSP6)
圖20 雙特異性去磷酸水解酶分類圖
“*＂標示本研究從PDB 所擷取蛋白質結構資料，分別歸屬於分類架構中的 定位。
5.1. 人類 DSPs
在人類的DSP 中第一個被發現的 DSP 為病毒蛋白 VH1，是從牛痘病毒 H1 中發現[34]。目前被發表和有明顯特徵的人類 DSP 為 21 個，不過人類 DSP 被預 測將有29[35]到 38 個之間。從細菌到植物、酵母和哺乳動物都有 DSP 的存在，
表示它們在演化上有高保留性。在 DSP 常見的受質為增裂原活化酵素之激酶 (MAPKs)。MAPKs 主要功能為磷酸化，會將磷酸根團放置在受質-TXY- motif 中 的酥胺酸(T)和酪胺酸(Y)上[36][37]。而去磷酸化便是將磷酸根團從-TXY- motif 中拔除[38][39]。DSP 主要被分成兩大類[40]，典型的 DSPs 和非典型 DSPs。典 型的DSPs 結構中，最主要有去磷酸化 MKPs 功能的 DSP domain 和結合受質激 酶的rhodanese domain。其中 rhodanese domain 通常位在 DSP domain 的胺基端，
含有受質激酶的結合部位，負責受質特異性的決定。。非典型DSPs 通常由不同 的酵素組成並沒有rhodanese domain。人類雙特異性去磷酸水解酶分類圖如圖 21 所示。
*Pyst1(DUSP6) *VHR(DUSP3)
圖21 人類雙特異性去磷酸水解酶分類圖，其中括號為 PDB 中的編號
“*＂標示本研究從PDB 所擷取蛋白質結構資料，分別歸屬於分類架構中的 定位。
5.2. 典型 DSPs
典型的人類DSPs 被發表的成員目前有 10 個。其蛋白質大小範圍為 34 kDa 到73 kDa 之間。在典型 DSPs 中有高相似的 rhodanese domain 和 DSP domain 的 結構，典型的 DSPs 可再細分成三小家族[41]。典型 DSP 分類表如附錄 A 表 12 所示。
(a) A 組 DSPs：此家族含中心 MKPs，其成員蛋白有 DUSP1、DUSP2、DUSP4 和DUSP5，主要和三個主要的 MAPKs 受質(Erk、Jnk 和 p38)作用。
(b) B 組 DSPs：此家族含中心 MKPs 和 cytosolic MKPs，其成員蛋白為 DUSP8、DUSP10 和 DUSP16，主要和 Jnk、p38 作用。
(c) C 組 DSPs：此家族含 cytosolic MKPs，其成員蛋白為 DUSP6、DUSP7 和DUSP9，主要和 Erk 作用。
5.3. 非典型 DSPs
非典型DSPs 都是由缺乏 rhodanese domain 的酵素組成的。其被發現的時間 比典型DSPs 還早，有研究發現典型 DSPs 的 rhodanese domain 是由非典型 DSPs 中演化而來的。非典型DSPs 的蛋白質大小約在 20 kDa 左右，除了包含原本的 DSP domain 外有些非典型 DSPs 還包含了額外的 domain。如 HYVH1/DUSP12 成員蛋白有Zn-finger domain(DUSP12)。非典型的人類 DSPs 被發表的成員目前 有11 個。非典型 DSP 分類表如附錄 A 表 13 所示。
5.4. DSPs 的調控
大部分的典型DSPs 都擁有轉錄調控和活化 MAPK 的功能。每個典型 DSPs 的功能，是根據較早的基因所誘導的成長因子和細胞內的重要性來編制。例如：
MKP-1(DSUP1)成員蛋白被定義成和成長刺激因子有關[42][43]。
在活化方面，主要是和受質結合的調控[44][45]。第一個被發現的典型 DSPs 結構為PYST1(MKP-3,DUSP6)成員蛋白，和其結合的受質為 ERK2[44]。受質和 DSPs 的結合情況，最主要需要調控活化序列的末端胺基酸精胺酸(Arg, R)。使磷 酸團中的兩個氧原子可和精胺酸做氫鍵的連結，之後再做其他胺基酸與磷酸團間 的氫鍵連結。而受質和 DSPs 的結合情況中，PAC-1(DUSP2)成員蛋白有最理想 的活化結構。和受質可非常快速的結合，不用在調整受質要結合的位置[46]。
雖然目前對DSPs 的後轉譯調控研究仍然不多，但可以清楚的知道磷酸化最 主要會在絲胺酸、酥胺酸和酪胺酸此三個胺基酸作用。VHR(DUSP3)成員蛋白為
被發表的磷酸化作用之一，其序列中的Y138 可被 ZAP-70 激酶磷酸化[47]。Y138 位在AYLM motif 中。雖然 VHR(DUSP3)成員蛋白中的 Y138 被磷酸化，但分子 結構的影響仍然非常不清楚。
5.5. DSPs 之重要功能基團(domain)
DSPs 家族擁有高相似序列的 DSP domain，但在無活化的胺基酸 N 和 C 端 中則有很大的差別。目前 DSPs 的大小範圍為 184 個胺基酸到 1049 個胺基酸之 間。通常低分子量的 DSPs 只包含 DSP domain，高分子量的 DSPs 則除了包含 DSP domain 外還包含了可與激酶結合的 rhodanese domain。有些高分子量的 DSPs 在延伸的C 端部分有易降解訊息的 PEST 序列(MKP-7 和 HVH5)，或轉錄結合序 列的 Zn-finger domain(DUSP12)成員蛋白。或者是目前還未發現功能的其他 domain。
DSPs 的 DSP domain,通常稱 DSPc，約用 150 個胺基酸組成[48]。其 DSP domain 的結構組成也極為相似，約由 7 個 α 螺旋和 5 個 β 平板組成。在 DSP domain 中是由 Delta-like motif[49]、variable insert[50]、D-loop[51]、PTP loop、AYLM motif、R motif 和 FXFP motif[52]組成。如圖 22 所示。其中 PTP loop 為去磷酸化 的主要部分，通常位在連接第8 個 β 平板和第 5 個 α 螺旋間的 loop 中[24]。在此 motif 中的序列為-CXXGXXR-。而人類的 DSPs 中則可以將胺基酸的範圍更加縮 小，此活化序列為-CXXG(V/I)SR-。在 PTP loop 的前 30 個胺基酸則為做去磷酸 化中拔除磷酸根團的天冬胺酸(Asp, D)。因此在去磷酸化中最為重要的胺基酸序 列可解讀為-DX30CX5R-。
圖22 DSP domain比對[16]
在圖 23 中可看出去磷酸化最為重要的胺基酸序列中的 C, R, D 在 solvent accessible region 表面結構，且 C, R, D 可成為一個三角形的架構。
圖23 活化部位3D結構[16]
Rhodanese domain 為典型 DSPs 所擁有的特別 domain，通常位在 DSP domain 的胺基端。 rhodanese domain 是由 5 個 α 螺旋和 6 個 β 平板組成，裡面主要有 Cdc25 homology (CH2) A motif[53]、kinase interaction motif (KIM)[54]、Cdc25 homology (CH2) B motif[53]和只有含 cytosolic MKPs 家族才有的 linker motif。其 中Cdc25 homology (CH2) motif 為典型 DSPs 胺基端的調控 domain，KIM domain 為典型DSPs 和 MAPKs 受質互相作用的區域。
將磷酸化和去磷酸化作用以 PDB 中編號為 1VHR(DUSP3)成員蛋白的活化 部位來看，圖24 為此活化部位的一級結構序列，圖 25 則為此活化部位的二級結 構序列。
圖24 PDB中成員蛋白1VHR(DUSP3)的活化部位一級結構序列
圖25 PDB中成員蛋白1VHR(DUSP3)的活化部位二級結構序列
5.6. DSPs 和受質間的互相作用(Interaction)
在典型DSPs 中，和 MAPK 受質間互相作用的部分是由 rhodanese domain 來 作用。在rhodanese domain 中的 KIM 更是互相作用中的重要區域[55]。然而互相 作用不僅需要rhodanese domain 也需要 DSP domain 來幫助，因為 KIM 只有嵌合 (docking)作用，無足夠的活化作用[56][46]。大體上典型 DSPs 都需要 rhodanese domain 和 DSP domain 來做互相作用的動作。但由於每個典型 DSPs 所擁有的 motif 有些許的不同，所以在互相作用上也會有差別。例如：C 團 DSPs 中都擁有 FXFP motif 和 linker motif 可以做互相作用的動作，而 A 團 DSPs 的 DUSP1 和 DUSP4 成員蛋白則只擁有 FXFP motif 可以做互相作用的動作。
在非典型 DSPs 中，在目前的研究中所知道互相作用的受質部分仍然不足 [57]。目前 DSP domain 中，有解出結構的原子座標資料的是 VHR(DUSP3)、
PYST1(MKP-3,DUSP6)，和 PAC-1(DUSP2)成員蛋白。如表 1 所示。在一級胺基 酸序列的重要C, R, D 序列距離差別非常相似。相反的在 Rossmann fold 結構模式 中，無論磷酸根受質存在，VHR(DUSP3)成員蛋白都呈現出不變的 C, R, D 立體
結構。但是對PYST1(MKP-3,DUSP6)成員蛋白，和 PAC-1(DUSP2)成員蛋白卻不 然 ， 有 磷 酸 根 受 質 時 改 變 了 只 有 PYST1(MKP-3,DUSP6) 成 員 蛋 白 ， 和 PAC-1(DUSP2)成員蛋白存在時的 C, R, D 立體結構。這顯示出 VHR(DUSP3)成員 蛋白，DSP domain 隨時以活化型態備用；而 PYST1(MKP-3,DUSP6)成員蛋白，
和PAC-1(DUSP2)成員蛋白卻不然，則屬於比較複雜而動態的「受質引導構形變 化 」 (substrate-induced conformational change)[5] 。 磷 酸 根 受 質 不 存 在 時 ， PYST1(MKP-3,DUSP6)成員蛋白，和 PAC-1(DUSP2)成員蛋白的 D 胺基酸遠離 C, R 立體結構至少 10 Å。直到磷酸根受質嵌合後，構形變化才使 C, R, D 胺基酸 互相接近。為了要了解DSP 催化過程，先以隨時以活化型態備用的 VHR(DUSP3) 成員蛋白簡單型研究模式，將來對於研究複雜而動態的「受質引導構形變化」之 模式，必然會大有助益。
表1 DSP domain已解出結構資料
成員蛋白 D 胺基酸位置 C 胺基酸位置 R 胺基酸位置
VHR(DUSP3) 92 126 130
PYST1(MKP-3,DUSP6) 262 293 299
PAC-1(DUSP2) 226 257 263
第 6 章 α-ball 表面結構模型虛擬磷酸根團尋找候選活化 部位參考群
本論文採用林宏仁等[58]的 α-ball 蛋白表面結構模型研究成果，他們發現的 蛋白表面結構中功能相同功能的蛋白質之間，其胺基酸序列和結構有相似的可能 性。但研究顯示，通常相似的胺基酸序列和結構，其功能大不相同[59][60][61]。
功能相同的蛋白質，通常是以活化部位和結合部位相似為主要依據[62][63]。所 以正確的找出活化部位和結合部位的位置，就成為蛋白質結構的重要問題。
6.1. 蛋白質表面結構 α-ball 模型之介紹
此篇論文是採用Richards 提出的 Solvent Excluded Surface(SES)觀念為基礎 來製作。先以虛擬球體接觸蛋白質表面結構原子的路徑紀錄後，之後將紀錄的路 徑重新描繪，便可得到蛋白質表面結構。主要依據蛋白質之間互相嵌合(docking) 作用，利用形狀的互補(shape complementarity)關係，使虛擬球體停留的地方便是 能接合的位置。
蛋白質表面結構α-ball 模型的流程，先以凡得瓦力為原子的半徑，再將所有 原子組成蛋白質。之後由端點開始使用虛擬球體滾動蛋白質表面結構，並限制只 可在外圍滾動。便可建立此篇論文所需要的搜尋、擷取的演算法。
此篇論文在做搜尋和擷取時，所運用的虛擬球體稱為 α-ball。α-ball 所滾動 的蛋白質表面結構則稱為α-surface。α 所代表的意義為虛擬球體的半徑。α 值改 變的話，所滾動出的蛋白質表面結構也會有所不同。因此可依照使用者所需來改 變α-ball 的大小。
α-ball 如何來滾動蛋白質表面結構，可由圖 26 觀察出。圖中 A 和 B 為蛋白 質表面結構中的原子，可看出α-ball 從 A 原子滾動到 A 原子和 B 原子之間的空
隙。α-ball 在兩個原子或多個原子之間的空隙停留時，會形成凹面，這便是互補 關係。
圖26 α-ball滾動蛋白質表面結構，圖中白色球體為蛋白質表面結構，黃色球體為 α-ball，虛線為滾動的軌道，α’為到達凹面時的代號。
α-ball 和 α-surface 接觸時，可由圖 27 中觀察出。圖中 A、B、C、D、E 和 F 為蛋白質表面結構中的原子。A 原子由於沒有和 α-ball 有接觸，所以不屬於 α-surface 的一部分。改變 α-ball 的大小時，則 α-surface 也會改變，如圖 28 所示。
此時A 原子有跟 α-ball 接觸，便為 α-surface 一部分。因此可由 α-ball 的大小設 定，來搜尋蛋白質表面結構會被結合的部位。
圖27 α-ball和α-surface示意圖-原子無接觸情況，A原子由於沒有和α-ball有接觸，
所以不屬於α-surface的一部分。
圖28 α-ball和α-surface示意圖-原子接觸情況，改變α-ball大小，所得到的結合部位 也會有所不同。A原子由於有和α-ball有接觸，所以屬於α-surface的一部分。
6.2. 蛋白質表面結構 α-ball 模型相關研究
蛋白質表面結構的研究中，蛋白質所組成的原子通常以球體形狀表示。球體 的大小，則是看原子的凡得瓦力(van der Waals force)大小來設定。在 1971 年，
Lee 和 Richards[64]以 Solvent Accessible Surface(SAS)的觀念描繪出表面結構。
SAS 的做法為用一個虛擬球體滾動蛋白質表面結構，最後將滾動的路徑紀錄後便 可描繪出蛋白質表面結構，如圖 29 所示。在 1977 年時，Richards[65]則提出以 Solvent Excluded Surface(SES)的觀念描繪蛋白質表面結構。SES 的做法為用一個 虛擬球體滾動蛋白質表面結構，之後將虛擬球體和蛋白質表面結構接觸的路徑紀 錄後，便可描繪出蛋白質表面結構，如圖30 所示。
圖29 Solvent Accessible Surface(SAS)示意圖。圖中白色球體為蛋白質表面結構，
黃色球體為虛擬球體，藍色虛線則為SAS。
圖30 Solvent Excluded Surface(SES)示意圖。圖中白色球體為蛋白質表面結構，
黃色球體為虛擬球體，紅色實線則為SES。
描繪出蛋白質表面結構後，便可依照各種蛋白質的特性，來找出蛋白質的活 性，活化部位和結合部位。此篇論文是採用 SES 的觀念，來描繪蛋白質表面結 構。
6.3. 蛋白質表面結構 α-ball 模型運作圖示
此部分我們分別以預設的1.4Å，和統計出的磷酸根半徑 2.15Å，作為 α-ball 的半徑。做測試的蛋白質則使用DSP 為雙特異性去磷酸水解酶中(PDB ID：1J4X) 為例子，其DSP 名稱為 DUSP3 成員蛋白。圖 31 到圖 33 則為蛋白質表面結構 α-ball 模型實際圖形。
DUSP3 擁有 1480 個原子。經過蛋白質表面結構 α-ball 模型程式的 α-ball 滾 動後，α-ball 半徑 1.4Å 測出 1444 個原子，滾動出 827 個表面原子，使用了 2737 個α-ball。α-ball 半徑 2.15Å 則測出 1444 個原子，滾動出 468 個表面原子，使用 了1381 個 α-ball。圖 31 為原始的 1J4X 成員蛋白 DUSP 3 表面結構圖。圖 32 和 圖33 分別為滾動後的表面原子結構和 α-ball 覆蓋在表面原子結構上的情形。
圖31 DUSP3成員蛋白原始表面結構圖
圖32 α-ball半徑為1.4Å的DUSP3成員蛋白表面結構圖和α-ball覆蓋的表面原子結 構圖
圖33 α-ball半徑為2.15Å的DUSP3成員蛋白表面結構圖和α-ball覆蓋的表面原子結 構圖。
由蛋白質表面結構α-ball 模型實際圖形可知，當 α-ball 半徑越大時，所測到 的表面結構會越少,但 α-ball 則會將整個表面結構覆蓋住。要精確的測得表面結 構，則必須將α-ball 半徑設定到一定的最小值。
6.4. 受質磷酸根團在 DSP 活化部位內部所量測距離
蛋白質表面結構α-ball 模型的作用是模擬磷酸根團，為了得到準確的磷酸根
α-ball 的範圍做統計，以得到最佳的 α-ball 範圍值。圖 34 為 DSP 中的 DUSP3 成 員蛋白其PDB 編號為 1J4X 的活化部位結構示意圖。
圖34 活化部位結構示意圖。
圖中藍色部分為氮原子，綠色部分代表碳原子，紅色圓球代表氧原子，黃色 圓球代表磷原子。綠色圓球代表磷酸根團的範圍，灰色弧形代表活化部位的序 列。黑色實線代表氧離子和磷酸根的距離，藍色虛線代表氫鍵的距離，咖啡色虛 線代表磷酸根與胺基酸之間的距離。
從附錄C 的表 16~表 19 中可看出磷酸根團內氧的距離範圍，經本研究計算 為1.54Å~1.6Å，磷酸根團內部氧的距離加氫鍵的距離為 4.46Å~4.62Å。磷酸根與 胺基酸之間的距離為3.92Å~4.23Å。雖然磷酸根團內部氧的距離加氫鍵的距離，
與磷酸根與胺基酸之間的距離，可當蛋白質表面結構α-ball 模型程式中 α-ball 的 半徑範圍。但如要有更準確的半徑的話還必須減掉氫原子和磷原子的範圍值，如 此才算是最準確的α-ball 的半徑範圍。最後決定選用附錄 C 統計結果的中心磷原 子與磷酸根的氧原子中心的距離加上氧原子的半徑1.41Å+0.74Å=2.15Å，和中心
磷原子與磷酸根的氧的距離加氫鍵的距離減去氮原子的半徑 5.8Å-0.74Å=5.06Å 之間的距離來做測試。
6.5. 受質磷酸根團在 PTP 活化部位內部所量測距離
本研究在DSP 家族的磷酸根準確預測後，便將範圍擴大至 PTP 家族。一開 始要先確認PTP 家族中的磷酸根團(圖 35)是否和 DSP 家族的磷酸根團相似。便 計算PTP 家族中 EC3.1.3.16 和 EC3.1.3.48 的磷酸根團中，磷與其連結的四個氧 原子的距離。EC3.1.3.16 代表絲胺酸/酥胺酸特異性去磷酸酶(Serine/threonine specific protein phosphatase)( 表 2) ， EC3.1.3.48 代 表 酪 胺 酸 去 磷 酸 酶 (Protein-tyrosine-phosphatase)(表 3)。統計過後磷酸根團的距離相差甚小。在統計 的過程中由於去磷酸化作用的時間非常簡短，為了擷取去磷酸化的過程，因此將 磷酸根中的磷原子(P)用硫原子(S)或鎢原子(W)取代。但取代後的結果，磷酸根團 的距離仍然沒有改變。
圖35 磷酸根團結構圖
表2 絲胺酸/酥胺酸特異性去磷酸酶磷酸根團內部距離 O-1 O-2 O-3 O-4(OH) 平均值 1.54 1.51 1.48 1.59 標準差 0.004 0.006 0.014 0.018
表3 酪胺酸去磷酸酶磷酸根團內部距離
O-1 O-2 O-3 O-4(OH)
第 7 章 磷酸根活化部位的預測方法
根據去磷酸化水解酶的活化部位法則可知，當去磷酸化水解酶在做去磷酸化 時，都會從酵素中序列為-CXXXXXR-(X 為任意胺基酸)當作活化的區域，進一 步做活化的動作。而在活化部位序列的前20~50 胺基酸中會有一個天冬胺酸(Asp, D)，此胺基酸在去磷酸化時扮演實際水解磷酸根使之脫離的角色。為拔除磷酸根 團附著在受質上的胺基酸。此處只對磷酸酪胺酸(pTyr)的去磷酸化家族(PTP)做去 磷酸化的預測，不討論磷酸絲胺酸或磷酸酥胺酸(pSer/pThr)的去磷酸化作用。在 去磷酸化的過程包含了兩個部分。第一部分主要是將受質蛋白和磷酸根分離，第 二部分則是將磷酸根與酵素分離，以完成去磷酸化的效果。
7.1. 去磷酸化過程
在PTP 家族中，去磷酸化的過程分成兩個步驟[17]。
第一步驟。由於酵素和受質是會活動的物質，因此要將附著在受質上的磷酸 根團做拔除的動作。則必須先將附著在受質上的磷酸根團固定住，而這時酵素上 的活化部位-CXXXXXR-中除了胱胺酸(Cys, C)外的每個胺基酸，其胺基會和磷酸 根團中的氧離子做氫鍵的連結。所以便已有六個氫鍵來做磷酸根團的穩定。而在 活化部位末端的精胺酸(Arg, R)，其支鏈中的-NH 和-NH2+也會和磷酸根團中的氧 離子做氫鍵的連結。最後磷酸根團與酵素間基本上便有八個氫鍵的連結。
有些蛋白質則會有其他胺基酸來和磷酸根團做氫鍵以幫助磷酸根團的穩 定。穩定住磷酸根團後，胱胺酸的支鏈-S 會和磷酸根團中的磷原子互相作用。
硫原子會和磷原子連結在一起，不過磷原子和其他的氧離子的連結仍然存在。接 下來由天冬胺酸的支鏈-O-，經過酯化後形成-OH 來和磷酸根團與受質連結的氧 原子做氫鍵的連結。之後受質和磷酸根團連結的氧原子會將與其做氫鍵的氫原子
圖36 去磷酸化過程步驟一-磷酸根鍵被切斷脫離受質蛋白
第二步驟。受質分離後，接著便是要將磷酸根團和酵素分離。在天冬胺酸將 受質分離後，會有一個水分子會先和天冬胺酸的支鏈-O-做暫時氫鍵的連結。之 後與天冬胺酸的支鏈-O-做氫鍵連結的水分子的氧原子會和磷酸根團中的磷原子 互相作用。胱胺酸的支鏈-S 便會脫離和磷原子的作用。最後就會脫離酵素，成 為沒有和受質連結的磷酸根團。去磷酸化到此便完成。步驟二如圖37 所示。
圖37 去磷酸化過程步驟二-磷酸根成游離態被釋放離開活化部位
白，為第一個被發表在人類 DSP 家族的受質-酵素結合體。而在 PDB 中的編號 為 1J4X，此結構的原形為 VHR(DUSP3)成員蛋白，將胺基酸 124C 突變成胺基 酸124S 後則成為目前這個結構。
VHR(DUSP3)成員蛋白通常有兩個磷酸根。不過在這邊只討論水解磷酸酪胺 酸(pTyr)。目前的結構和生物化學研究顯示 DUSP3 成員蛋白的受質中的二個磷酸 位置為-pTXpY-。由於去磷酸化的時間非常短，要將其在去磷酸化時的結構補捉 下來非常困難。因此必須將活化部位的活化特性停止，或改變受質的性質。將胺 基酸 124C 突變成胺基酸 124S 則可使此活化部位活性不完全，使酵素和受質不 能分離，如此一來便可擷取DUSP3 成員蛋白的酵素與受質間的結構構造。其活 化部位從 124S 經由 125R，126E，127G，128Y，129S，最後至 130R 結束。其 中 92D 的功能為將磷酸根 P 和環狀化學結構的 OH 基切除，便可產生去磷酸化 的結果。
圖38 DSP活化部位結構中功能胺基酸C, R, D的相對位置
之後再將活化部位和統計的磷酸根團半徑以蛋白質表面結構 α-ball 模型表 示，如圖39 所示。其中 1.4Å 為蛋白質表面結構 α-ball 模型預設值。
圖39 活化部位從左到右α-ball半徑分別為1.4Å、2.15Å和5.06Å
7.2. DSP 活化部位與磷酸根距離之量測
了解去磷酸化的過程後，由於目前被解出擁有去磷酸根團結構的蛋白質大約 只有100 多種。仍有許多未知的磷酸根團要被發掘，因此必須從已知的磷酸根團 中來尋找共通的特性。由圖40 的流程圖可看出接下來在做磷酸根活化部位預測 程式建構時的步驟。
一開始便先從在PTP 家族中佔較大比例的 DSP 家族來做分析。在 DSP 家族 和Cdc25 家族中已有 10 種蛋白質被詳細的解出其結構的特性，如表 4 所示。此 表中從其活化部位序列的起點和作受質與磷酸根團分離的天冬胺酸可看出。其距 離都大約相差在20~50 個胺基酸，只有 PDB 編號 1LW3 與 1M7R 這兩個蛋白質 比較特別。其他蛋白質都遵守著去磷酸化的法則。
表4 DSP活化部位收集的基本資料
代表類組 酵素 PDB 資料
庫編號
將磷酸根去磷
酸化的胺基酸 DSP 酵素的活化序列
VHR 1J4X D92 (123)HSREGYSR(130) 非典型DSP，似 VHR 類
VHR 1VHR D92 (123)HCREGYSR(130) 典型DSP，似 VHR 類 Pyst1-CD 1MKP D262 (292)HSLAGISR(299)
KAPt 1FPZ D110 (139)HSYGGLGR(146) DSP，似 Cdc14 類
KAPt/pCDK2 1FQ1 D110 (139)HSYGGLGR(146) MTMR2 1LW3 D422 (416)HSSDGWDR(423) DSP，磷酸肌醇類
MTMR2 1M7R D422 (416)HSSDGWDR(423) Cdc25B 1CWS D425 (472)HCEFSSER(479) Cdc25B 1CWT D425 (472)HCEFSSER(479) PTP，Cdc25 類
Cdc25B 1QB0 D425 (472)HCEFSSER(479)
表格中的第一欄為代表類組，第二欄為酵素名稱。第三欄為PDB資料庫編 號。第四欄為將磷酸根去磷酸化的胺基酸，英文字母為胺基酸Asp的縮寫，胺基 酸連接的數字為在蛋白質結構中的位置。第五欄為DSP酵素的活化序列，英文字 母為各胺基酸的縮寫，前方括號為活化序列的起點，後方括號為活化序列的終點。
之後便開始測量在活化部位中各個需要的數值[17]，如附錄 D 所示。圖 41~
圖46 為各自距離的示意圖。附錄 D 中，胱胺酸(C)的中心碳 Cα 和精胺酸(R)的中 心碳 Cα 的距離做結合部位主要內徑的量測，與胱胺酸(C)的支鏈-S 和磷酸根 P 的最接近距離，與精胺酸(R)的支鏈-NH 與-NH2+
和磷酸根P 的最接近距離做酵素 重要胺基酸支鏈原子和磷酸根，可能的最小互動距離量測，各自距離都與各自平
均值相差甚小。
對於結合部位和活化部位相關位置的量測，我們計算胱胺酸(C)的中心碳 Cα 和天冬胺酸(D)的中心碳 Cα 的距離，與精胺酸(R)的 Cα 和天冬胺酸(D)的中心碳 Cα 的距離，與天冬胺酸(D)的支鏈-OH 和磷酸根 P 的距離做活化部位和磷酸根可 能的最小互動距離的量測，各自距離都與各自平均值相差甚大，因此初步判斷天 冬胺酸(D)活動性與範圍非常大。
圖41 活化部位測量值1-功能胺基酸C和R的距離之示意圖
圖43 活化部位測量值3-功能胺基酸D和C的距離之示意圖
圖44 互動測量值1-DSP之功能胺基酸C的S和受質之磷酸根P的距離之示意圖
圖45 互動測量值2-DSP之功能胺基酸R的NH與NH2+和受質之磷酸根P的距離之 示意圖
圖46 互動測量值3-DSP之功能胺基酸D的OH和受質之磷酸根P的距離之示意圖
磷酸根活化位置預測演算法流程圖，如圖47 所示。一開始先將要預測的蛋 白質結構，運用蛋白質表面結構α-ball 模型中的 α-ball 滾動出要預測的蛋白質結 構互相結合的座標。
將這些座標和要預測的蛋白質結構輸入磷酸根活化部位預測程式中。磷酸根
的資格為胱胺酸(C)、精胺酸(R)、天冬胺酸(D)兩兩間的距離必須小於或等於各自 統計的距離。
再將之前用蛋白質表面結構α-ball 模型中 α-ball 所滾動的座標輸入，之後和 符合活化部位資格的胱胺酸(C)中的-SH、精胺酸(R)中的-NH 和-NH2+
、天冬胺酸 (D)中的-O-之間的距離總合小於或等於統計的距離。最後便會輸出可能為磷酸根 團的座標。
圖47 DSP活化部位預測方法流程圖
磷酸根活化位置預測演算法步驟如圖48 所示，一開始磷酸根活化部位預測 程式先判斷要預測的蛋白質結構是否有活化部位，活化部位的資格為胱胺酸 (C)、精胺酸(R)、天冬胺酸(D)兩兩間的距離必須小於或等於各自統計的距離。再 將之前用蛋白質表面結構α-ball 模型中 α-ball 所滾動的座標，和符合活化部位資 格的胱胺酸(C)中的-SH、精胺酸(R)中的-NH 和-NH2+、天冬胺酸(D)中的-O-之間 的距離總合小於或等於統計的距離。最後便可輸出預測的磷酸根資料。
圖48 DSP活化部位預測方法演算法
7.3. DSP 最有可能之活化部位的預測
將附錄D 的數據做統計後，便將其程式化。如圖 49 所示。此為 DSP 磷酸根 預測程式網頁，使用步驟如下：
1. 輸入受質蛋白要預測的可能磷酸根(P)的名稱和其 X 軸，Y 軸，Z 軸的座標，
或是讀取來自蛋白質表面結構 α-ball 模型程式測得的可能磷酸根名稱與座標 的檔案。
2. 使用者可彈性調整設定容錯範圍和胺基酸 C，R-NH，R-NH2，D 與磷酸根最 大允許的距離，或用原本的預設值。預設值為4.27Å，5Å，4.4Å，9.62Å，詳 見附錄D 的表 21。
3. 使用者可彈性調整設定胺基酸 C，R，D 兩兩之間的距離，或用原本的預設值。
預設值為6.88Å，10.4 Å，12.08 Å，詳見附錄 D 的表 20。
他預測工具找出之可能具有DSP 酵素蛋白質的檔案。
5. 按下”輸入”鍵後，便可知道測試的磷酸根座標是否為 DSP 可作用的磷酸根。
在表4 的 10 種蛋白質，其磷酸根都被百分之百的預測正確。
圖49 DSP活化部位預測程式
第 8 章 實驗結果
本實驗軟體所使用的系統環境CPU 為 AMD 1.8GHz，RAM 為 768MB，系 統為Windows XP。
一開始先以蛋白質表面結構α-ball 模型程式跑出可能為磷酸根團的位置，選 用附錄 C 統計結果的中心磷原子與磷酸根的氧原子中心的距離加上氧原子的半 徑1.41Å+0.74Å=2.15Å，和中心磷原子與磷酸根的氧的距離加氫鍵的距離減去氮 原子的半徑5.8Å-0.74Å=5.06Å 之間的距離，每間隔 0.2Å 的距離來做測試。尋找 出各結構可能為磷酸根的座標後，再以 DSP 磷酸根活化部位預測程式搜尋出最 為可能的磷酸根座標。胺基酸C，R-NH，R-NH2，D 與磷酸根容錯範圍距離從 0Å 到3Å 做測試。
以下實驗資料為新DSP 蛋白質結構和 PTP 蛋白質結構如表 5 和表 6 所示。
表5 新DSP蛋白質結構基本資料
代表類組 酵素 PDB 資料庫編號 DUSP15 1yz4 非典型DSP，似 VHR 類
JSP-1 1wrm CDC25B 1ym9
CDC25B 1ymd CDC25B 1yml PTP，Cdc25 類
CDC25B 2a2k
表6 PTP蛋白質結構基本資料
代表類組 酵素 PDB 資料
庫編號 PTP1B 1a5y PTP1B 1ptt PTP1B 1ptu PTP1B 1ptv PTP1B 1pty PTP1B 1oeo PTP1B 1oes PTP1B 1oeu PTP1B 1x6c PTP1B 2bgd PTP1B 2bge PTP1B 1wax PTP-BL 1gm1 Ptpl1/Fap-1 1wch
PTPN7 2a3k PTPN5 2bv5 KAPPA 2c7s
PTPO 2g59 PTP，典型酪胺酸特異性類
PTP1B 2hnq PROTEIN 5pnt
LTP1 1d1p LTP1 1d1q PTP-P 1phr MPtpA 1u2p PTP，低分子量的酪胺酸類
MPtpA 1u2q
原始DSP蛋白質結構為建立MODEL時所使用的10個蛋白質結構，新DSP蛋 白質結構則為近幾個月所發現的蛋白質結構。當胺基酸C，R-NH，R-NH2，D與 磷酸根容錯範圍的距離增加0Å時，只有α-ball半徑為2.15Å和2.35Å有預測出結 果。且預測出的成功率並不高。
表7 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍0Å時 增加容錯範圍0Å
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 2.15Å 2.35Å 2.55Å 2.75Å 2.95Å 3.15Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 4 1 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 3 1 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 5 2 0 0 0 0
預測成功率(%) 24.4% 9.76% 0% 0% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 3.35Å 3.55Å 3.75Å 3.95Å 4.15Å 4.35Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 4.55Å 4.75Å 4.95Å 4.95Å 5.06Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0%
當胺基酸C，R-NH，R-NH2，D與磷酸根容錯範圍的距離增加1Å時，當α-ball 半徑大於2.95Å時無預測出結果。預測成功率也漸漸上升。
表8 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍1Å時 增加容錯範圍1Å
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 2.15Å 2.35Å 2.55Å 2.75Å 2.95Å 3.15Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 7 4 1 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 3 3 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 8 6 3 1 0 0
預測成功率(%) 43.9% 31.71% 9.76% 2.44% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 3.35Å 3.55Å 3.75Å 3.95Å 4.15Å 4.35Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 4.55Å 4.75Å 4.95Å 4.95Å 5.06Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0%
當胺基酸C，R-NH，R-NH2，D與磷酸根容錯範圍的距離增加2Å時，當α-ball 半徑大於3.15Å時無預測出結果。預測成功率則上升更多。
表9 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍2Å時
增加容錯範圍2Å
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 2.15Å 2.35Å 2.55Å 2.75Å 2.95Å 3.15Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 9 6 3 3 1 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 3 3 1 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 9 8 6 3 1 0
預測成功率(%) 51.22% 41.46% 24.39% 14.63% 4.88% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 3.35Å 3.55Å 3.75Å 3.95Å 4.15Å 4.35Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 4.55Å 4.75Å 4.95Å 4.95Å 5.06Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0%
當胺基酸C，R-NH，R-NH2，D 與磷酸根容錯範圍的距離增加 3Å 時，α-ball 半徑大於3.35Å 無預測出結果。
表10 磷酸根預測成功個數-增加容錯範圍3Å時 增加容錯範圍3Å
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 2.15Å 2.35Å 2.55Å 2.75Å 2.95Å 3.15Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 9 9 7 4 3 2
新DSP 蛋白質結構(6 個) 3 3 3 3 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 11 10 7 7 3 1
預測成功率(%) 56.1% 53.66% 41.46% 34.15% 14.63% 7.31%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 3.35Å 3.55Å 3.75Å 3.95Å 4.15Å 4.35Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0% 0%
酵素蛋白結構 \ α-ball 半徑 4.55Å 4.75Å 4.95Å 4.95Å 5.06Å
原始DSP 蛋白質結構(10 個) 0 0 0 0 0
新DSP 蛋白質結構(6 個) 0 0 0 0 0
PTP 蛋白質結構(25 個) 0 0 0 0 0
預測成功率(%) 0% 0% 0% 0% 0%
