冷凍電鏡圖像指導(dǎo)下的多結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)組裝算法研究.pdf

1、蛋白質(zhì)的功能一直是生物信息學(xué)研究的一個(gè)重要方面。蛋白質(zhì)的功能與其結(jié)構(gòu)息息相關(guān)。而對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的組裝，是生物信息學(xué)中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)中非常重要的一個(gè)研究方向。目前可以通過對(duì)蛋白質(zhì)序列進(jìn)行比對(duì)產(chǎn)生相似的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域模板。但是一旦涉及到多結(jié)構(gòu)域的情況，通過序列比對(duì)方式，就會(huì)有很大的誤差。因此可以通過對(duì)序列比對(duì)預(yù)測(cè)的模板進(jìn)行三維空間上的組裝，獲得整條蛋白質(zhì)鏈的三維空間結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)由于使用電子顯微鏡可以很方便的觀測(cè)蛋白質(zhì)的大致結(jié)構(gòu)，因此可以為多結(jié)

2、構(gòu)域蛋白質(zhì)的組裝提供更多的指導(dǎo)。
　　多結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的組裝過程，在課題中被拆分為結(jié)構(gòu)域組合和結(jié)構(gòu)域匹配兩個(gè)部分。其中結(jié)構(gòu)域匹配的本質(zhì)是將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行一系列三維運(yùn)動(dòng)，使之與蛋白質(zhì)的冷凍電鏡圖像盡可能吻合。為了更加有效地搜索到近似最優(yōu)的情況，將模擬退火算法作為其基本搜索算法，引入了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域匹配的過程中，使結(jié)構(gòu)域匹配的計(jì)算效率與準(zhǔn)確性都有一定的提升。并且思考研究了組裝過程中的空間約束問題，也就是結(jié)構(gòu)域碰撞與結(jié)構(gòu)域間的柔軟連接區(qū)域?qū)?/p>

3、組裝的約束。對(duì)冷凍電鏡圖像進(jìn)行了更新，以解決結(jié)構(gòu)域碰撞問題。對(duì)于柔軟連接區(qū)域?qū)M裝的限制，則將原有的蛋白質(zhì)組裝算法重新進(jìn)行了整理，使相鄰結(jié)構(gòu)域的連接區(qū)域能夠正確連接。
　　最后，將算法實(shí)現(xiàn)為程序，并通過實(shí)驗(yàn)，證明了文中描述的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法是合理可行的，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)有一定的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)分析了實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的不同結(jié)果，并且對(duì)比了是否考慮linker約束的結(jié)果，證明了其有效性。雖然在實(shí)驗(yàn)中依然發(fā)現(xiàn)了些許不足，為日后的研究也提供了一定的指