文档介绍：北京工业大学
博士学位论文
蛋白质设计及蛋白质网络模型的研究
姓名:焦雄
申请学位级别:博士
专业:生物医学工程
指导教师:王存新
20070401
摘要蛋白质作为生命活动的主要承担者,其氨基酸序列患督峁包含了决定质折叠”。蛋白质折叠问题包含两个方面的内容:正折叠与逆折叠。正折叠问题为:由氨基酸序列预测蛋白质的三维结构:而逆折叠问题为:给定一个蛋白质的三维结构,设计出能折叠到此结构的氨基酸序列。同时,仅仅知道蛋白质的三维结构信息是不够的,:第一部分,是基于相对熵及P偷牡鞍质设计;第二部分,是基于加权氨基酸网络的蛋白质结构功能关系的研究;第三部分,是基于高斯网络模型以及各向异性网络模型的蛋白质拓扑特性对其功能性在基于相对熵与模型的蛋白质设计算法基础上,将该算法推广到氨基酸三态P停岢隽嘶谙喽造赜際模型的蛋白质设计算法。该方法是基于物理学原理,使用相对熵的概念,并将相对熵作为优化目标函数来代替传统设计算法中的优化目标函数哈密顿量,克服了直接优化哈密顿量所遇到的困难。该方法已成功应用于真实蛋白质结构的非格点模型,计算结果达到。另外,本文对以前的接触强度系综平均值的近似计算方法做了改进,提出一个接触强度系综平均值的迭代算法,并成功应用于基于镻模型的蛋白质设计。这些工作为蛋白质设计的进一步研究,及建立基于相对熵的蛋白质折叠与设计的统一理论框架奠定坚实的理论基础。提出了一种全新的基于能量的氨基酸网的加权方式。对龇峭吹鞍字的加权与非加权氨基酸网进行统计分析,并与同等规模的随机网络对比,发现氨基酸网络具有明显的“小世界’匦裕槐冉戏治霾煌尤ǚ绞降耐绮瘟浚约叭重对绮瘟康挠跋欤⒍员炔煌谢嘈偷耐绮瘟恳约扒资杷谢涞牧接情况,证实了加权网较非加权网包含了更多的蛋白质结构信息。本工作提出的加权网的特征量对残基类型具有显著的区分度,更加符合蛋白质内部相互作用的蛋白质三维结构的重要信息。由蛋白质一级结构预测其空间构象,被称为“蛋白一●运动的影响。
真实情况。另外,分析加权网的网络特征量在胰凝乳蛋白酶抑制剂珻呶氯フ鄣肪渡系谋浠⑾纸峁菇饩壑饕1现为疏水核心的破坏;网络集聚系数对二级结构的变化不敏感;平均最短路径随用该打分函数对个体系的雞对接采样结果进行打分排序,并与其他打分函数结果进行比较,发现基于氨基酸网络的打分函数在一些指标上优于打分函数。通过分析发现,打分函数更加适合于考虑蛋白质利用高斯网络模型透飨蛞煨酝缒P研究了谷氨酰胺结合蛋白的“张开”构象、“闭合”构象以及狦复合物的慢运动模式。研究处:目:显硕堑鞍字式峁顾逃械囊恢侄ρ粜浴A硗猓寡芯苛谷氨酰胺结合蛋白不同的拓扑特性对功能性开合运动模式的影响。研究发现:蛋白质的拓扑结构以及两结构域之间的相互作用直接决定了开合运动的趋势,随着两结构域之间的作用增强,这种开合运动趋势会下降,从而为理解谷氨酰胺的输运过程,以及蛋白质与配体相互结合的现象提供了有价值的生物学信息。关键词:蛋白质设计;相对熵;P停话被峒尤ㄍ纾桓咚雇缒P停各向异性网络模型着结构的解聚而增大:折叠核心的介数值为局部极大,且加权网介数对折叠核的区分能力强于非加权网。基于加权氨基酸网,构建了新的对接打分函数。采柔性的对接采样。本工作为进一步应用复杂网络的方法,。发现,谷氨酰胺结合蛋白的开合运动主要表现为小结构域的运动,尤其是小结构域顶端两个口螺旋和两个∥片的大幅运动;开合运动的轴心位于虶北京工业大学工学博士学位论文
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