蛋白质折叠，结构拆解和结合部位多样性的研究

论文题目: 蛋白质折叠，结构拆解和结合部位多样性的研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 应用化学

作者: 田晶

导师: 黄积涛

关键词: 蛋白质折叠,折叠速率,势能,蛋白质结构拆分,小波分析,结构叠合

文献来源: 天津理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 在生物信息学中,序列、结构和功能是蛋白质研究的三大信息源。序列与结构之间的关系所构成的蛋白质折叠问题,以及结构与功能之间的关系问题是分子生物学极具挑战性的研究课题。本文对决定蛋白质折叠机制的结构因素进行了研究。认为蛋白质结构中氨基酸残基对之间存在着一种排斥势能。当折叠时,蛋白质结构坍缩,排斥势能阻碍着残基相互靠近,形成折叠反应势垒,致使折叠速率下降。用两种不同的数学公式对势能函数进行表述。一种是基于Lennard-Jones方程的形式,该势能与残基间的距离的6.5次方成反比(E = 1/d6.5)。另一种是基于Morse方程的形式,此势能随残基间的距离呈指数衰减(E = e-1.56×d)。通过对66个双态蛋白质、多态蛋白质和短肽进行统计,结果表明,势能与折叠速率常数具有强相关性,相关系数分别为-0.80和-0.81。蛋白质结构中接触着的残基是影响折叠动力学的主要因素。蛋白质结构,特别是三级结构是与生物功能密切相关的。但是,在蛋白质结构研究中很难将二级结构与三级结构定量地区分开来。这里,我们以小波分析方法对蛋白质主链进行高频去噪,只保留链的低频折叠。这就相当于将二级结构从蛋白质结构中剥离了出去,只保留下“纯粹的”三级结构。该方法突出了蛋白质长程结构的特征,为蛋白质结构的预测提供了一种数据来源。在蛋白质结构和功能关系的研究中,蛋白质空间结构的叠合通常是困难的。选取不同序列和结构的肌红蛋白,它们所结合的配体均为原卟啉分子,通过对配体分子结构的叠合,实现了对整个蛋白质结构的最佳叠合。叠合后的一系列蛋白质具有结构的多样性,它们为定量的3D构效关系研究提供了必要的信息。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

第一章 引言

1.1 蛋白质折叠

1.2 蛋白质结构预测

1.3 蛋白质结构与功能的关系和分子设计

1.4 计算工具与生物信息学数据源

1.5 研究设想

第二章 以排斥作用势能预测蛋白质折叠速率(1)：类Lennard-Jones 方程

2.1 材料与方法

2.1.1 各种类型蛋白质的折叠速率常数

2.1.2 蛋白质结构中的原子坐标

2.1.3 α碳原子之间的距离矩阵

2.1.4 折叠势能

2.1.5 折叠速率是势能的函数

2.1.6 指数m 的确定

2.2 结果与讨论

第三章 以排斥作用势能预测蛋白质折叠速率(2)：类 Morse 方程

3.1 材料与方法

3.1.1 各种类型蛋白质的折叠速率常数

3.1.2 蛋白质结构中的原子坐标

3.1.3 α碳原子之间的距离矩阵

3.1.4 折叠势能

3.1.5 折叠速率是势能的函数

3.1.6 系数A 的确定

3.2 结果与讨论

第四章 用小波分析从蛋白质结构中分离出三级结构

4.1 材料与方法

4.1.1 蛋白质的选择

4.1.2 蛋白质结构简化为主链结构

4.1.3 以小波分析拆解蛋白质结构

4.1.4 三级结构的重建

4.2 结果与讨论

第五章 基于配体叠合的蛋白质结合部位结构多样性的分析

5.1 材料与方法

5.1.1 与原卟啉配体结合，序列全同性<4096的蛋白质的检索

5.1.2 蛋白质结构数据的提取

5.1.3 蛋白质结合位点和配体的原子坐标的确定

5.2 结果与讨论

第六章 总结论

参考文献

致谢

附录一 指数m值对蛋白质折叠速率与势能相关系数的影响

附录二 系数A值对蛋白质折叠速率与势能相关系数的影响

附录三 20 种标准氨基酸中英文名称一览表

附录四 利用Matlab求出坐标变换系数的程序

附录五 利用Matlab软件对蛋白质-配体复合物实行坐标 变换的程序

发布时间: 2007-08-01

参考文献

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