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基于几何特征的蛋白质结构相似性研究

作　者: 王雪平
导　师: 王长缨
学　校: 福建农林大学
专　业: 生物信息科学与技术
关键词: 蛋白质结构三维结构划分几何特征多尺度特征 Krawtchouk矩
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 13次
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内容摘要

蛋白质功能与其空间结构密切相关。蛋白质三维结构相似性研究对蛋白质功能预测具有重要意义,因此己成为领域的研究热点问题之一。蛋白质结构相似性研究通常从物理、化学、几何或混合的角度进行研究。几何特征是描述蛋白质三维结构的重要因素。本文从蛋白质结构划分模式及统计方法、结构的多尺度特征、结构分布的几何特性等方面对蛋白质结构的相似性开展了相关研究。主要工作如下:(1)对扇形划分的特征提取方法进行深入研究,进一步考虑了扇形内部表面点的分布及分布一致性问题,在此基础上采用基于统计的方法改进了蛋白质结构扇形划分模型的蛋白质结构相似性比较方法。实验表明所提出方法的分类准确率优于点个数特征提取方法,由此体现了扇形内部分布所对应的蛋白质结构细节对分类的意义,并初步证实了蛋白质结构的多尺度特性。(2)研究了蛋白质结构特征的多尺度问题。提出了一个基于小波变换的蛋白质结构多尺度的相似性比较方法。该方法首先把蛋白质映射到一维空间,然后应用小波变换实现结构的多尺度分解,从而得到不同尺度的结构特征。实验结果表明此方法能有效提取蛋白质结构的多尺度特征,在相同维数下,分类效果优于单尺度划分下的点个数方法。(3)研究了蛋白质结构分布的矩描述方法。对应用3D Krawtchouk矩描述蛋白质结构表面点的分布进行研究,提出一个基于Krawtchouk矩的蛋白质结构相似性比较方法,实验结果表明该方法可以获得较好的检索性能,是一种有前途的方法。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
1 引言  9-15
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 研究意义  10-12
  1.3 研究内容和基本方法  12-13
  1.4 论文结构  13-15
2 蛋白质结构相似性比较方法  15-27
  2.1 蛋白质结构的组织  15-18
    2.1.1 SCOP 数据库  15-16
    2.1.2 CATH 数据库  16-17
    2.1.3 FSSP 数据库  17-18
  2.2 蛋白质结构相似性比较方法  18-26
    2.2.1 基于蛋白质Cα骨架的比较  18-21
    2.2.2 基于蛋白质结构表面点分布的比较  21-23
    2.2.3 基于蛋白质空间结构分布的比较  23-25
    2.2.4 基于蛋白质视觉投影的比较  25-26
  2.3 本章小结  26-27
3 基于统计的蛋白质三维结构相似性研究  27-42
  3.1 蛋白质结构的划分模型  27-30
    3.1.1 环形划分模型  27-28
    3.1.2 扇形划分模型  28-29
    3.1.3 蜘蛛网状划分模型  29-30
    3.1.4 立方体划分模型  30
  3.2 蛋白质表面采样点的统计方法  30-32
  3.3 基于扇形划分的蛋白质结构相似性比较算法及改进  32-35
  3.4 实验  35-41
    3.4.1 数据准备  35-38
    3.4.2 算法性能分析  38-40
    3.4.3 不同维数下的分类准确率比较  40-41
    3.4.4 不同相似性度量方法下分类准确率比较  41
  3.5 本章小结  41-42
4 基于小波分析的蛋白质结构相似性研究  42-51
  4.1 引言  42
  4.2 小波分析  42-45
  4.3 基于小波分析的蛋白质结构相似性比较算法  45
  4.4 实验与结果分析  45-50
  4.5 本章小结  50-51
5 基于3D Krawtchouk 矩的蛋白质结构相似性比较  51-60
  5.1 引言  51-52
  5.2 3D Krawtchouk 矩  52-56
    5.2.1 Krawtchouk 多项式  52-53
    5.2.2 Krawtchouk 多项式的标准化与权值化  53
    5.2.3 基于权值的Krawtchouk 矩  53-54
    5.2.4 权值化的3D Krawtchouk 矩在三维模型中的应用  54-56
  5.3 基于3D Krawtchouk 矩的蛋白质结构相似性比较算法  56-57
  5.4 实验结果与讨论  57-59
  5.5 本章小结  59-60
6 总结与展望  60-63
  6.1 本文工作总结  60-61
  6.2 展望  61-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
攻读硕士期间主要的研究成果  70

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