蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中基于原子對(duì)距離分布的統(tǒng)計(jì)勢(shì)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)是目前國(guó)際生物信息學(xué)領(lǐng)域最熱門(mén)且最富挑戰(zhàn)性的課題之一,現(xiàn)有的方法總體上可分為基于模板和無(wú)模板兩大類。基于模板的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)需要有已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)為支撐,通過(guò)序列或結(jié)構(gòu)的相似性為目標(biāo)蛋白質(zhì)找出最恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)模板,進(jìn)而以模板為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)目標(biāo)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。無(wú)模板的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)則是通過(guò)探索和利用蛋白質(zhì)折疊中的理化規(guī)律,直接由序列預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。后一方法的理論意義更突出,被西方學(xué)者喻為計(jì)算生物學(xué)研究的“圣杯”。對(duì)于無(wú)模板的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè),能

2、量函數(shù)的設(shè)計(jì)構(gòu)建是整個(gè)工作的基礎(chǔ)和核心。根據(jù)有無(wú)使用已知的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息,能暈函數(shù)也可分為基于知識(shí)和基于物理兩類。
　　 本文詳細(xì)討論了一種基于知識(shí)的能量函數(shù),即基于原子對(duì)距離分布的統(tǒng)計(jì)勢(shì),并將注意力集中在參考態(tài)上。主要研究?jī)?nèi)容及成果包括：⑴統(tǒng)計(jì)勢(shì)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于采用怎樣的參考態(tài)假設(shè),通過(guò)廣泛調(diào)查研究,本文挑選了取平均、準(zhǔn)化學(xué)近似、有限理想氣體、球域無(wú)相互作用、原子洗牌、無(wú)規(guī)行走鏈等6個(gè)最有效的參考態(tài)假設(shè),對(duì)它們的特點(diǎn)和差異進(jìn)行了

3、深入分析和討論,并著重闡述了各自的優(yōu)點(diǎn)與不足。⑵從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)(PDB)挑選出1022個(gè)非同源的蛋白質(zhì)晶體學(xué)結(jié)構(gòu),以之為統(tǒng)計(jì)樣本,采用不同的參考態(tài)假設(shè)且盡量保持其他條件一致,成功構(gòu)建起6個(gè)基于原子對(duì)距離分布的統(tǒng)計(jì)勢(shì),隨后進(jìn)行了作圖比較,結(jié)果顯示各統(tǒng)計(jì)勢(shì)大體的走向趨于一致,細(xì)小的分布差異將決定了它們的性能特征。⑶將統(tǒng)計(jì)勢(shì)應(yīng)用到各類構(gòu)象集中進(jìn)行性能檢驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的構(gòu)象集中統(tǒng)計(jì)勢(shì)的排名并不一致,即統(tǒng)計(jì)勢(shì)對(duì)于具體的應(yīng)用環(huán)境存在偏向性,這