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公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
华中科技大学研究生攻读博士学位期间拟开展的研究计划
说明:
,拟订的研究计划入学后可根据导师的意见作
出调整。
,一旦成果部分的陈述发现弄虚作假,将视为
学风问题而不予录取。
(系、所)。
填表日期:2012年5月9日
考生基本信息
博士报考生物物理考
姓名张跃进
专业学生
学士学位第二炮兵学士学位编
通信工程
单位指挥学院专业号
硕士学位华东交通硕士学位计算机应
单位大学专业用技术
一、近年来考生本人的专业研究情况及研究成果:
1、考生的专业研究情况:
做了大量前期研究工作,参与了与课题相关的国家自然科学基金项
目,对本项目相关文献的调研,参考大量的中外文献,做了大量的理论
研究分析,已初步开展了基于建模工作,项目所涉及的关键问题已有一
定程度上的前期研究,项目研究方法和技术可行,为完成本课题积累了
丰富的理论研究和应用研究工作基础。主持承担了江西省教育厅青年基
金项目,为完成本课题积累了丰富的理论研究和应用研究工作基础,并
于近年来发表了一些相关文章。
2、考生已取得的主要研究成果(请注明发表刊物的年、期、或出版
社、出版日期):
[1]张跃进,[J].华
东交通大学学报,2008,25
[2]张跃进,[J].华东交
通大学学报,2007,24
[3]张跃进,
[4]
[5]
[6]张跃进,
,12
[7]..微计算
机信息2008,9
[8]张跃进,
[9]
[10]-
[11]Yue--Commerce
(ISTP:)
[12]Yue-
[13]
二、博士学位期间拟开展研究课题论证:
1、拟开展研究的课题名称:
基于数据挖掘的β淀粉蛋白对海马神经元离子通道的调控生物信息
学数据研究
2、拟开展研究课题的国内外研究现状及选题意义:
随着科学技术的飞速发展,经济和社会都取得了极大的进步,与此
同时,在各个领域产生了大量的数据,如何从这些数据中发现有价值的
知识及规律,成为目前理论与实践研究的热点与难点。与此同时,生命
科学技术的快速发展也产生了大量的生物数据,单纯地利用传统的生物
实验方法将很难快速且全面的处理如此多生物数据,从而必然制约了生
命科学及制药工程的快速发展。在这种情况下,生物信息学应运而生。
生物信息学是一门生物学与信息科学交叉而形成的年轻学科,旨在运用
信息学、物理学、化学、数学、计算机科学、系统科学的理论和方法来
研究生物系统和生物过程的信息量和信息流,在已有数据的基础之上发
现相应的规律和知识并进而用来进一步指导与解释生物实验与生命现
象,加速对生命本质特征的认识。生命科学的信息化是21世纪生命科
学最重要的特点与发展趋势,生命科学正在成为一门信息科学,因此,
在数据挖掘及生物信息学理论与方法上进行深入的研究与探索显得非常
有必要。
膜蛋白是一种非常重要的蛋白,占人体蛋白总数的约1/3,到目前
为止,在PDB(ProteinDataBank)的结构数据库中只有不到1%的资
料是膜蛋白的结构数据。这不是说明膜蛋白的结构不重要,相反,膜受
体蛋白非常重要,它们是大部分药物的作用靶点。但由于一直缺乏很好
的膜蛋白大量可溶性表达技术,因此也就得不到足够的蛋白结晶体用于
结构分析。即使是结构基因组学这项旨在分析每一个蛋白家族结构的学
科,也因为存在技术难题而没有将研究重点放在膜蛋白上。
膜蛋白的主要功能之一是离子通道,我们的认知、感觉、情绪等的
产生都是由于这些通道在不停地开关,所以,膜蛋白对人体的重要性是
不言而喻的。绝大多数疾病都是由于某一特定的膜蛋白不足引起的,现
在市场上销售的80%的药物都集中在膜蛋白上。因此,研究膜蛋白的序
列特征以及其三维结构对于了解膜蛋白的功能起着重要的作用,已经成
为结构生物学中的研究热点,但同时由于膜蛋白不溶于水的特性也使得
生物实验方法求解膜蛋白结构非常困难,这为利用计算方法从序列预测
膜蛋白拓扑结构提出了挑战及崭新的课题。蛋白在细胞中的位置信息与
其功能特性是密切相关的,甚至即使我们知道了一个蛋白的功能特性,
了解该蛋白在细胞中行使功能的位置也是非常重要的。例如,细胞核包
含了细胞的遗传因子DNA,控制着细胞的整个活动过程等。但随着人类
基因项目的成功实施,人类所发现的新蛋白数目呈现指数增长的趋势,
面对如此快的蛋白合成速度,单纯依靠生物实验方法测定蛋白的亚细胞
位置是几乎不可能完成的任务,迫切希望能通过生物信息学的研究在已
经掌握的相关知识的基础上提出预测分析新蛋白的亚细胞位置,为加快
生命科学研究及制药工程服务。
因此,在实验解析β淀粉蛋白结构与功能的基础上,探讨β淀粉蛋
白在细胞中多个位置出现的预测模型提出融合β淀粉蛋白序列高层基因
本体特征及序列自身氨基酸特征的蛋白亚细胞位置预测方法,运用现代
数学的非线性方法建立离子单通道门控机制动力学模型,并对得到的模
型进行参数估计以及计算机模拟仿真与数据挖掘,比较药物对离子通道
的作用机制。该课题对研究老年痴呆的发病机理具有重要的理论和实际
意义。
3、考生开展本课题研究的主要思路、基本内容及重要观点:
随着科学技术的飞速发展,经济和社会都取得了极大的进步,与此
同时,在各个领域产生了大量的数据为了从如此大量的数据中发现有价
值的知识及规律,人们结合统计学、数据库、机器学****等技术,提出
数据挖掘技术来解决这一难题。
蛋白质结构预测以及药物设计为数据挖掘提供了广阔的研究空
间,也显示了数据挖掘在这些方面的发展潜力。利用数据挖掘技术,
将帮助人们认识生物数据所蕴涵的结构和功能信息,进而彻底了解生
物数据所代表的生物学意义,帮助人们认识自然界各种生物的遗传信
息,认识病毒和细菌的真正面目,研制与开发新药物等等。相信在不
久的将来,数据挖掘在生物信息学领域的应用会取得突破性的进展。
从已经积累的海量数据和知识出发,从DNA序列中识别编码蛋白质的
基因,以及调控基因表达的各种信号,预测蛋白质的功能和结构,解
读生物的遗传密码,进行药物设计。
首先是要考察一个基因程序的完整结构和功能,以从整体上对它
加以把握;其次是要考察这一基因程序的启动环节,要把握包括启动
因子、启动机制和启动过程的各个方面,也就是要弄清楚相关DNA的复
制的启动因子是什么,它是如何促动DNA的复制的,其具体过程是如
何的等问题;再次是要考察这一基因程序的运行,需要研究的问题包
括DNA复制、DNA向RNA转录以及RNA翻译为蛋白质的具体过程是如何
的,其原理和控制机制又是怎样的等;复次是需要考察这一基因程序
的终止,包括终止的因素、终止的过程、终止的机制等,如哪些因素
会导致基因程序的终止,各种终止是如何发生的,如何完成正常终
止,如何防止异常终止等;最后还要考察这一基因程序的功能作用,
也就是合成蛋白质的功能,弄清楚蛋白质通过其构形和特性发挥其功
能的原理。只有将所研究的某一因程序的整个运作的原理和机制都弄
清楚了,才可以说真正把握了这一遗传性状的遗传规律,也才谈得上
如何来解决所遇到的相应问题。
通过对生物学实验数据的获取、加工、存储、检索与分析,进而
揭示数据所蕴含的生物学意义。生物信息学相关数据库资源包括蛋白
质序列及其相关数据库(蛋白质三维结构、蛋白质组二维凝胶电泳数
据库、信号传导及蛋白质-蛋白质相互作用相关数据库、DNA和蛋白质
相互作用数据库)。科学数据的大量积累将导致重要科学规律的发
现。因此,有理由相信,当今海量生物学数据的积累,也将导致重大
生物学规律的发现。
以海马神经元细胞为研究对象,运用分子生物学技术、膜片钳技
术以及显微荧光测钙技术等记录电压门控的离子通道及受体通道,进
一步刻画离子通道门口机制动力学特性,研究β淀粉蛋白等药物对海
马神经元细胞的作用机理。利用生物细胞膜(非洲爪蟾卵母细胞
/HEK293细胞株)以表达集中与AD疾病相关的膜受体/通道,进一步研
究β淀粉蛋白对其通道的作用。
注:本页不够填写时可加附页
4、考生开展本课题研究的现有基础(包括已有的相关成果、研究工作
的资料准备情况等)
从事信号处理等方面的研究,已先后参与了与课题相关的项目,
为完成本课题积累了丰富的理论研究和应用研究工作基础,项目所涉
及的关键问题已有一定程度上的前期研究。对单通道直接采样信号的
统计特性、性能分析及非线性等方面做了较为深入的研究。主持承担
了江西省教育厅青年基金项目,为完成本课题积累了丰富的理论研究
和应用研究工作基础。在系统总体设计、复杂目标的建模、算法的应
用积累了丰富的经验。
①2012年,主持江西省教育厅青年科学基金项目(基于多频段共
用的微波滤波器关键技术研究与应用:GJJ11112;
②2012年,主持华东交通大学校立科研课题(真实感动态海洋表
面仿真研究:11XX03);
③2006年,主持完成华东交通大学校立科研课题(基于Matlab的
噪声背景下语音识别中的端点检测方法研究:06ZKXX08);
④2007年,主持完成华东交通大学研究生创新科研基金项目(基
于PKI的3G网络接入安全研究:YC07C009);
⑤2010年,);
⑥2011年,作为核心成员参与国家科学自然基金项目(;
⑦2012年,参与教育部人文社会科学研究(基于生态约束机制的
湿地生态旅游开发与旅游效益建模研究——以鄱阳湖国家湿地公园为
例:12YJCZH099);
⑧2012年,参与江西省科学自然基金(基于赣江河流表面建模与
仿真关键技术研究:20114BAB211017);
⑨2010年,参与申请了发明专利
⑩2010年,参与申请了发明专利
近年来指导大学生参加全国电子设计竞赛获江西省二等奖1项,
三等奖2项。作为主要成员参与申请发明专利2项。2009年参与指导
本科生获得第十一届全国“挑战杯—世博会专项”二等奖1项,2010
年参与指导本科生获“第三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞
赛”国家二等奖1项。2011年5月指导本科生参加“安利杯”计算机
作品大赛获得江西赛区一等奖1项。