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蛋白质结构柔性的计算建模研究

作　者: 栾忠兰
导　师: 吕强
学　校: 苏州大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 蛋白质结构柔性建模并行扰动点突变 G蛋白偶联受体—配体对接
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

蛋白质的三维结构是体现其生化功能和细胞功能的基础。蛋白质结构柔性是指天然态下的局部结构微变的多个平衡的结构,这种柔性对于许多蛋白质来说是非常关键的特征,对蛋白质正常功能的发挥有着至关重要的意义。目前生化实验捕捉到蛋白质结构柔性的方法耗时长、代价大且只能适用于水溶性蛋白。本文利用计算机对蛋白质柔性进行建模对许多后续应用提供了高效帮助。Backrub是一个基于高分辨率晶体结构中观察到的构象波动而建立的一个简单描述柔性的运动模型。本文基于Backrub模型对蛋白质结构进行柔性建模,设计并实现了两种基于Backrub的柔性并行建模方案。这两种模型分别是融合并行扰动后多构象和并行扰动单构象两种柔性建模技术。这两种并行扰动模型同时对蛋白质骨架和侧链进行扰动,使得同一时刻多种扰动同时发生,能够更好地模拟真实蛋白质的构象上的波动。为了验证本文的柔性建模方法的有效性,本文首先将这两种并行模型应用于点突变蛋白质的结构预测。相比串行随机扰动模型,两种并行模型都能够更准确地对点突变蛋白质侧链进行建模,提高了侧链的预测精度和运行效率。本文还将并行扰动单构象模型应用到G蛋白偶联受体—配体对接问题中。通过对受体天然构象中柔性区域的建模,产生了一组柔性构象集合,模拟受体的柔性。并将柔性构象集合应用于对接多个配体的测试中,能够产生出质量更高的复合物。本文的柔性建模并行模型能够模拟天然蛋白质的真实运动,符合一定的生物学意义。在点突变蛋白质结构预测和GPCR-Ligand对接两类应用中,更好地完成了结构预测及复合物的产生,为蛋白质结构预测领域、分子对接和药物设计等应用提供了补充和帮助。

蛋白质结构柔性的计算建模研究

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