基于扭轉(zhuǎn)參數(shù)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊速率.pdf

1、蛋白質(zhì)折疊通常被定義為一個(gè)蛋白質(zhì)獲得其功能性結(jié)構(gòu)和構(gòu)象的過(guò)程，而蛋白質(zhì)折疊速率是一個(gè)衡量蛋白質(zhì)折疊快慢的重要參數(shù)。在過(guò)去的數(shù)十年間，許多的模型被提出用來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊速率。總的來(lái)說(shuō)，預(yù)測(cè)模型可以分為三類(lèi)：基于蛋白質(zhì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的模型、基于蛋白質(zhì)鏈長(zhǎng)的模型、基于氨基酸組分及其物化性質(zhì)的模型。
　　本文提出一個(gè)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊速率的新參數(shù)——平均接觸二面角數(shù)，它間接地反映三個(gè)方面的信息：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈長(zhǎng)和氨基酸組分。對(duì)于包含103個(gè)蛋白質(zhì)的訓(xùn)

2、練集，經(jīng)過(guò)Jackknife檢驗(yàn)，我們模型的折疊速率的理論預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.762。為了檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷聂敯粜?，本文?gòu)建一個(gè)包含32個(gè)蛋白質(zhì)且獨(dú)立于訓(xùn)練集的檢驗(yàn)集，通過(guò)與其他5種基于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的蛋白質(zhì)折疊速率預(yù)測(cè)方法，結(jié)果顯示我們的模型的預(yù)測(cè)精度和魯棒性要好于大多數(shù)方法。
　　2010年，Luo和Zhang提出用動(dòng)力學(xué)接觸序來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊速率，其定義基于一條多肽鏈的接觸殘基間轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和扭轉(zhuǎn)勢(shì)能。然而，動(dòng)力學(xué)接觸序模型的轉(zhuǎn)動(dòng)

3、慣量計(jì)算是建立在將整個(gè)氨基酸殘基質(zhì)點(diǎn)化的基礎(chǔ)上，這就導(dǎo)致未能細(xì)致地反映出不同氨基酸側(cè)鏈的差異性。事實(shí)上，氨基酸側(cè)鏈決定一個(gè)具體蛋白質(zhì)的全部特異性，包括其生物性功能和特定的三維結(jié)構(gòu)。特別地，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)大小相當(dāng)時(shí)，側(cè)鏈的特異性將直接地反映其折疊速率的差異性。為了更加充分反映側(cè)鏈的差異性，重新將接觸定義為兩個(gè)不同殘基非氫原子之間的接觸，同時(shí)，對(duì)于20種氨基酸的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以及對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)原子做出新的定義。以此為基礎(chǔ)，本文提出兩個(gè)基于原子團(tuán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算模

4、型:順序轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和接觸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?；诎?03個(gè)蛋白質(zhì)的訓(xùn)練集，發(fā)現(xiàn)對(duì)于總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而言，兩者與實(shí)驗(yàn)折疊速率的相關(guān)系數(shù)分別為-0.636和-0.740。最終以接觸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量構(gòu)建蛋白質(zhì)折疊速率的預(yù)測(cè)模型，經(jīng)過(guò)Jackknife檢驗(yàn)，基于103個(gè)蛋白質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明，蛋白質(zhì)總接觸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量預(yù)測(cè)折疊速率與實(shí)驗(yàn)折疊速率的相關(guān)系數(shù)為0.768。
　　通過(guò)數(shù)據(jù)分析，得到三個(gè)主要結(jié)論：對(duì)于二態(tài)蛋白質(zhì)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是影響蛋白質(zhì)折疊的主要因素；對(duì)于多態(tài)蛋白質(zhì)