加權(quán)蛋白質(zhì)折疊構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生物功能的體現(xiàn)者，每一個蛋白質(zhì)分子都有一個特定的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的氨基酸序列包含著決定其三維結(jié)構(gòu)的重要信息。但蛋白質(zhì)如何從一級的氨基酸序列折疊形成具有生物學(xué)功能的三維結(jié)構(gòu)人們了解得還不清楚，這個問題稱為蛋白質(zhì)折疊。該問題至今尚未解決。蛋白質(zhì)折疊是個異常復(fù)雜的問題，它不僅是個由熱力學(xué)引導(dǎo)的過程，也是一個由動力學(xué)控制的過程。人們也為此提出了各種理論和實驗的方法來研究這個問題。近年來，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)方法的出現(xiàn)為蛋白質(zhì)折疊這個問題的研究提出了

2、一個新的思路。如何利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法來研究蛋白質(zhì)折疊在國際上還剛剛起步，有許多問題值得進一步研究。是國際上的熱點研究領(lǐng)域之一。 本文對加權(quán)蛋白質(zhì)折疊構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征進行了研究。采集由二維短鏈在格點空間自回避行走產(chǎn)生的全部構(gòu)象，并以此構(gòu)建構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)。每一個構(gòu)象是網(wǎng)絡(luò)中的一個點，而構(gòu)象之間的轉(zhuǎn)變是網(wǎng)絡(luò)的邊。通過研究發(fā)現(xiàn)，如果忽略構(gòu)象中氨基酸殘基之間的相互作用，則構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)只有小世界網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)而沒有無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特性，而當(dāng)我們考慮構(gòu)象中

3、氨基酸殘基之間的相互作用，并以此構(gòu)建加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)，研究發(fā)現(xiàn)此加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)既有小世界網(wǎng)絡(luò)的特征又具有無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的特性。這個結(jié)果說明能量對網(wǎng)絡(luò)拓撲的形成起著重要作用。加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的“無標(biāo)度”拓撲特征說明在蛋白質(zhì)折疊過程中，重要構(gòu)象的分布具有層次性，而蛋白質(zhì)在折疊過程中更傾向于選擇這些重要的構(gòu)象做為折疊路徑中的構(gòu)象，而不是在構(gòu)象空間中隨機搜索，預(yù)示蛋白質(zhì)折疊是沿著一定的路徑進行的。構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度拓撲特征是由其度分布的冪律形式所刻畫的。為研究加

4、權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的拓撲特征和蛋白質(zhì)折疊動力學(xué)之間的關(guān)系，論文考察了加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)度分布的冪指數(shù)和參數(shù)Z-SCORE參數(shù)之間的關(guān)系。Z-SCORE這個參數(shù)經(jīng)常被用來表述給定的一條序列多大程度上是一條天然序列，即是否具有熱力學(xué)穩(wěn)定性、相對較快的折疊速度和較強的抗突變能力。研究發(fā)現(xiàn)加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)度分布的冪指數(shù)和參數(shù)Z-SCORE參數(shù)這二者之間有很好的相關(guān)性。由于冪指數(shù)刻畫的是構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的拓撲性質(zhì)，而Z-SCORE則刻畫鏈的動力學(xué)性質(zhì)，二者之間良好的相關(guān)性

5、說明網(wǎng)絡(luò)的拓撲性質(zhì)對蛋白質(zhì)折疊動力學(xué)有深刻影響?；谀芰康匦蚊胬碚摻o出了這種相關(guān)性的物理含義?？疾炝思訖?quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的模塊化性質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)的模塊化指的是網(wǎng)絡(luò)中有一部分點做為一個集合，在這個集合內(nèi)部，點之間的連接很緊密，而集合之內(nèi)的點和集合外面的點連接很稀疏。首先，利用模塊化算法得出加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)的模塊化系數(shù)Q，并研究了Q值和Z-SCORE值以及Q值和網(wǎng)絡(luò)冪指數(shù)的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，加權(quán)構(gòu)象網(wǎng)絡(luò)有顯著的模塊化結(jié)構(gòu)，而且Z—SCORE值和Q值呈負相關(guān)，這