基于電子效應(yīng)的氨基酸分類及二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是一種高分子化合物，它作為生命活動(dòng)的重要承擔(dān)者，主要表現(xiàn)在其生物功能上，這些功能又由蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)決定，因此搞清蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，對(duì)于如何設(shè)計(jì)新分子以及生物制藥等的研究都具有重要的意義。然而蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的確定非常復(fù)雜，即使采用實(shí)驗(yàn)方法也不會(huì)使過(guò)程簡(jiǎn)化，且代價(jià)較高，所以實(shí)驗(yàn)測(cè)定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比已知的蛋白質(zhì)序列要少。因此，用實(shí)驗(yàn)的方法測(cè)定蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)幾乎不可行，為了縮小已測(cè)定結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)數(shù)量和已知序列的蛋白質(zhì)數(shù)量的差距，似乎只

2、有從理論上尋找突破口，進(jìn)而找出預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的新方法。數(shù)據(jù)量如此之巨大，從理論上預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，就要將基于經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的方法與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、處理等方面的計(jì)算機(jī)技術(shù)以及統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和信息科學(xué)的方法融合于一體，一旦這些方法取得成功，不但可以解決蛋白質(zhì)折疊這一生物學(xué)難題，還可以在探索研究分子生物學(xué)方面提供新的思路。本文就是圍繞蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)這一主題，試圖找出一種更好的氨基酸分類方法，并且按照該分類方法設(shè)計(jì)一種同源性替代矩陣，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸

3、入層以此來(lái)提高蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。
　　 氨基酸的序列和分類包含一定的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)信息。本文根據(jù)氨基酸側(cè)鏈基團(tuán)的電子效應(yīng)，將17種氨基酸(Pro、Gly和Cys除外)劃分為供電子效應(yīng)氨基酸，吸電子效應(yīng)氨基酸以及弱電子效應(yīng)氨基酸三類。對(duì)該分類情況下的氨基酸的二級(jí)結(jié)構(gòu)傾向性因子進(jìn)行計(jì)算，為了能夠更好的闡述此種分類情況下的氨基酸與蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，我們分別對(duì)于非同源蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)以及不同結(jié)構(gòu)型蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)的氨基酸傾向性

4、進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。為了使所分類的氨基酸能夠更加準(zhǔn)確的表現(xiàn)出對(duì)于不同蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的傾向性，經(jīng)過(guò)分析討論我們把Ala，Asp，Glu從供電子效應(yīng)氨基酸中分離出來(lái)劃分為一類，其余的分類不變。
　　 根據(jù)基于知識(shí)的分類以及統(tǒng)計(jì)優(yōu)化后的分類，設(shè)計(jì)出了不同的新的替代矩陣，并對(duì)這兩種矩陣進(jìn)行有效性分析。我們發(fā)現(xiàn)這兩種替代矩陣對(duì)于氨基酸序列的相似程度具有一致性，從而說(shuō)明了該替代矩陣設(shè)計(jì)的正確性以及可行性。
　　 選取一定的蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)集，