11021.蛋白質殘基共進化的幾種互信息數(shù)學模型

1、博士學位論文蛋白質殘基共進化的幾種互信息數(shù)學模型SeveralMutualInformationbasedModelsforMeasuringCoevolutionbetweenProteinResidues作者姓名：學科、專業(yè)：學號：指導教師：完成日期：高洪韻基礎數(shù)學10801031王軍教授2014年6月10日大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學博士學位論文摘要進化是指種群里的遺傳性狀在世代

2、之間的變化。共進化是生物體或生物分子中成對出現(xiàn)的對應改變。蛋白質共進化是指為了維持蛋白質功能性或結構穩(wěn)定，對應于殘基突變出現(xiàn)的補償突變。研究蛋白質共進化可以窺探功能蛋白質的作用過程，進而發(fā)現(xiàn)重要功能結構位點。在本博士論文中，我們改進了共進化互信息模型，并且提出新的共進化互信息模型。首先改進共進化互信息模型，使得模型更加符合自然規(guī)律；其次對氨基酸物理化學性質分類進行共進化度量：第三利用凡維互信息將雙殘基共進化互信息模型擴展到多殘基共進化互

3、信息模型：最后通過度量基于鄰近殘基共進化關系的子序列對相關度，發(fā)現(xiàn)新的共進化性質。具體安排如下：1、在第二章中，提出整合氨基酸背景頻率的共進化互信息模型(MIB)。為了消除進化壓力對氨基酸出現(xiàn)頻率的影響，利用氨基酸背景頻率修正互信息中的邊緣頻率分布，使得統(tǒng)計頻率符合自然界規(guī)律，進而預測功能位點。2、在第三章中，提出氨基酸物理化學性質的共進化互信息模型(MIP)。為了去除氨基酸背景頻率對共進化度量的影響，我們結合了MIB模型到MIP模型中

4、，提出去除氨基酸背景頻率的殘基物理化學性質的互信息模型(MIBP)。蛋白質功能結構的實現(xiàn)一定程度基于氨基酸殘基的物理化學性質。將20種氨基酸按照物理化學性質進行十分類，利用互信息模型度量雙殘基的氨基酸物理化學性質的共進化程度，從新的角度對雙殘基共進化進行描述。3、在第四章中，提出預測多殘基共進化的n維互信息模型(nDMI)。實驗證明多殘基參與蛋白質共進化過程，利用互信息矩陣及其特征值度量多殘基共進化程度，結果表明nDMI模型可以識別多殘