蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)對(duì)接方法的研究和應(yīng)用.pdf

1、大部分蛋白質(zhì)需要通過(guò)與其他蛋白質(zhì)或分子的相互作用來(lái)完成其生命功能，對(duì)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的研究需要蛋白質(zhì)復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)。與測(cè)量蛋白質(zhì)單體結(jié)構(gòu)相比，實(shí)驗(yàn)上測(cè)定復(fù)合體三維結(jié)構(gòu)相對(duì)比較困難。因此，目前實(shí)驗(yàn)測(cè)定的蛋白質(zhì)單體的結(jié)構(gòu)數(shù)量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于復(fù)合體的結(jié)構(gòu)數(shù)量。通過(guò)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)對(duì)接方法可以幫助預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)復(fù)合體的三維結(jié)構(gòu)。在很多蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)對(duì)接方法中，幾何匹配是最為重要的打分方式，因此如果能夠改進(jìn)目前的幾何匹配模型，將會(huì)對(duì)很多對(duì)接方法都有

2、所幫助。正確的生物學(xué)信息可以幫助預(yù)測(cè)復(fù)合體三維結(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤的生物學(xué)信息會(huì)導(dǎo)致預(yù)測(cè)失敗，所以不可靠的生物學(xué)信息難以被直接利用。許多蛋白質(zhì)分子對(duì)接方法都是基于快速傅里葉變換（Fast Fourier Transform,FFT）算法?；贔FT 方法的對(duì)接算法都以幾何匹配打分為主要的打分依據(jù)。
　　 本研究在傳統(tǒng)的FFT對(duì)接方法的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了基于原子溶劑化參數(shù)（Atomic Solvation Parameters，ASP）模型的新

3、的對(duì)接方法----ASPDock。ASPDock 用ASP 打分替代了FFT 方法中原有的幾何匹配打分。FFT 方法中的ASP 打分在計(jì)算方法上與純幾何匹配有一些相似，但比幾何匹配有著更加明確的物理意義。純幾何匹配只是反映了蛋白質(zhì)復(fù)合體的幾何性質(zhì)，而ASP模型能夠成功地計(jì)算蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)合自由能。我們使用ASPDock 計(jì)算了21組實(shí)驗(yàn)已經(jīng)測(cè)定了結(jié)合能的復(fù)合體。當(dāng)格點(diǎn)大小取值為1 ? 時(shí)，得到的21組復(fù)合物的ASP 打分與實(shí)驗(yàn)

4、測(cè)定的結(jié)合能之間的相關(guān)性(r ≈ 0.69)要高于幾何匹配與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性(r ≈ 0.48)。這個(gè)結(jié)果表明，ASPDock的打分方式要比幾何匹配的打分方式更為可靠。在針對(duì)Benchmark3.0的124組復(fù)合體的測(cè)試中，ASPDock的預(yù)測(cè)成功率也明顯優(yōu)于幾何匹配。在蛋白質(zhì)對(duì)接的算法中，利用可靠的生物學(xué)信息可以有效地提高預(yù)測(cè)的成功率。因此很多小組開(kāi)發(fā)了各種不同的理論方法來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的相互作用位點(diǎn)信息。然而，目前各個(gè)小組的理論預(yù)測(cè)方法

5、并不是完全可靠的。為了能夠利用能夠這些不完全可靠的理論預(yù)測(cè)方法來(lái)幫助對(duì)接算法，我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟限制（softly restricting method，SRM）的方法來(lái)利用這些信息。SRM 方法在ASPDock的基礎(chǔ)上，通過(guò)提高某些關(guān)鍵殘基的權(quán)重的方式來(lái)使采樣傾向于在集中那些關(guān)鍵殘基附近。SRM 方法對(duì)正確的信息非常敏感，而對(duì)錯(cuò)誤的信息不太敏感，這樣可以有效地降低使用不可靠信息的風(fēng)險(xiǎn)性。我們?cè)?9組蛋白質(zhì)復(fù)合物上進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，即