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蛋白质结构与功能研究方法探讨

作　者: 赵晶
导　师: 唐焕文
学　校: 大连理工大学
专　业: 运筹学与控制论
关键词: 蛋白质结构预测蛋白质功能预测联合残基力场模拟退火算法 Lennard-Jones簇问题
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 830次
引　用: 4次
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内容摘要

蛋白质结构与功能预测是后基因组时代的一项重要任务，本文围绕该问题做了一些研究工作，主要结果如下： 1．蛋白质结构预测模型的目标函数通常采用基于物理理论的经验势函数或基于统计理论的平均势能函数。本文分析了Cornell大学Baker化学实验室给出的联合残基力场，建立了九个预测模型，它们分别包含不同的能量项，以便分析各能量项对于蛋白质结构预测结果的影响。 2．针对蛋白质结构预测模型中目标函数多变量、多极值的特点，采用模拟退火算法对蛋白质进行结构预测，并对算法进行了改进，数值试验表明该算法具有较好的收敛性，并且对于大规模的连续函数全局优化问题能够得到很好的结果；本文计算了脑啡肽的九个预测模型，说明了各能量项在结构预测中的作用。 3．Lennard-Jones簇问题(简记为L-J)是物理系统中一个非常简单，合理的数学模型。该模型的全局极小可以用来理解复杂的分子构象问题，并且在蛋白质折叠的势能模型中，它都是很重要的一个部分，所以L-J问题的解决有助于蛋白质结构预测的研究。本文根据L-J函数的特点，在模拟退火算法中加入了局部极小化的过程，从而提高了计算的速度和成功率。同时对该算法的收敛性进行了分析，得到了在温度趋于0时，算法产生的序列以概率1收敛到全局极小点的结论。 4．蛋白质功能预测也是后基因组时代要解决的一个重要问题，虽然蛋白质功能预测的研究起步比较晚，但是也取得了一定的成果，本文对于蛋白质功能研究的现状做了一个简要的综述。

全文目录

0 前言  8-9
1 绪论  9-15
  1.1 蛋白质结构与功能研究的背景  9-11
    1.1.1 人类基因组计划  9-10
    1.1.2 生物信息学  10-11
  1.2 蛋白质结构与功能预测的意义  11-13
  1.3 本文的主要工作  13-15
2 蛋白质结构与功能预测的若干基本知识  15-22
  2.1 蛋白质的生物学功能  15-16
  2.2 蛋白质的结构层次  16-19
  2.3 维持蛋白质构象的化学键  19-20
  2.4 蛋白质序列与结构数据库  20-22
3 蛋白质结构预测  22-28
  3.1 蛋白质结构预测的一般流程  22-23
  3.2 同源模建方法  23-24
  3.3 折叠识别方法  24-25
  3.4 从头预测方法  25-27
    3.4.1 蛋白质结构预测模型  25-27
    3.4.2 全局优化方法  27
  3.5 CASP简介  27-28
4 蛋白质结构预测的优化模型  28-36
  4.1 蛋白质结构预测模型概述  28-29
  4.2 联合残基力场模型  29-31
  4.3 蛋白质结构预测的九个优化模型  31-36
5 模拟退火算法的改进及其在蛋白质结构预测中的应用  36-53
  5.1 模拟退火算法  36-38
  5.2 改进的模拟退火算法  38-40
  5.3 数值试验  40-42
  5.4 改进的模拟退火算法在蛋白质结构预测上的应用  42-48
    5.4.1 在Lennard-Jones簇问题上的应用  42-47
    5.4.2 蛋白质结构预测及结果分析  47-48
  5.5 对本文算法的讨论  48-49
  5.6 改进的模拟退火算法的收敛性分析  49-53
6 蛋白质功能研究  53-59
  6.1 基于序列的蛋白质功能预测  53-55
    6.1.1 基于两序列相似性分析的蛋白质功能预测  53-54
    6.1.2 基于多序列迭代的的蛋白质功能预测  54-55
      6.1.2.1 中介序列检索  54-55
      6.1.2.2 序列谱检索方法  55
  6.2 非同源方法预测蛋白质功能  55-57
    6.2.1 功能域融合方法  56
    6.2.2 系统进化谱分析方法  56-57
    6.2.3 表达簇分析方法  57
  6.3 基于结构分析的蛋白质功能预测  57-58
  6.4 综合的功能预测方法  58-59
参考文献  59-63
附录  63-64
致谢  64-66

蛋白质结构与功能研究方法探讨

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