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文檔簡介
1、蛋白質(zhì)(protein)作為生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)之一,是生命活動過程中的重要承擔者,在生物體的生命過程中具有重要的作用。生物信息學(xué)的研究對于人們加深對人類生命過程的認知,幫助人們改善醫(yī)療環(huán)境和提高生活質(zhì)量有著重要的意義,受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視。隨著上世紀90年代“人類基因組計劃”(Human Genome Project,HGP)工作的展開,已知蛋白質(zhì)序列的數(shù)量呈爆炸性增長,標志著人類已經(jīng)跨入到后基因組時代。
蛋白質(zhì)的基本組
2、成單位是氨基酸,蛋白質(zhì)分子由氨基酸序列形成的一條長長的肽鏈,并在空間盤繞折疊進而形成特定的立體結(jié)構(gòu),不同的氨基酸序列決定了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的多樣性。我們知道,蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)決定蛋白質(zhì)功能,而蛋白質(zhì)的生物功能體現(xiàn)在它和各種配體如三磷酸腺苷、維生素、金屬離子、藥物分子等以某種生物化學(xué)方式結(jié)合(稱之為綁定),在生物體的生命過程中發(fā)揮相應(yīng)的作用。三磷酸腺苷(Adenosine5'-triphosphate,ATP)作為一種蛋白質(zhì)配體,在分子細胞生物學(xué)中扮
3、演著一個重要的角色,如膜運輸、細胞活性、肌肉收縮、信號、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄DNA、以及各種代謝過程。蛋白質(zhì)與ATP的綁定作用發(fā)生位點與蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。
隨著蛋白質(zhì)測序技術(shù)的飛速發(fā)展,已經(jīng)積累了大量的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)未標定,傳統(tǒng)的生物學(xué)實驗方法往往遇到實驗密集、昂貴、耗時等問題。目前,從已知的蛋白質(zhì)序列來預(yù)測蛋白質(zhì)與配體的綁定關(guān)系是一項重要的工作。本文中,將蛋白質(zhì)序列的ATP綁定位點與非綁定位點進行分類是個不平衡的二分類問題,
4、其中綁定位點是樣本數(shù)目稀少的正類樣本,非綁定位點是樣本數(shù)目眾多的負類樣本。根據(jù)機器學(xué)習(xí)關(guān)于可以將分類問題作為回歸問題的特例的觀點出發(fā),并根據(jù)所研究問題本身的特點,我們提出了一種基于支持向量回歸分類器集成的蛋白質(zhì)-ATP綁定位點預(yù)測方法。首先,使用滑動窗口抽取蛋白質(zhì)序列中每個殘基的特征,得到一批不平衡的兩類樣本;其次,應(yīng)用隨機下采樣策略,消除正負樣本存在的顯著不平衡;最后,我們設(shè)計了一個基于支持向量回歸集成的預(yù)測模型,并選取合適的閾值進行
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