蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布特征研究.pdf

1、蛋白質(zhì)是生命大廈的基石。全面揭示蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系，使之為人類謀福，是當(dāng)代生命科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域交叉學(xué)科共同追求的目標(biāo)。從圖形計(jì)算和信息處理的角度幫助分析和理解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)成了近年來(lái)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域一個(gè)新興的研究方向。
　　 近大半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)家對(duì)蛋白質(zhì)分子的外在形態(tài)、內(nèi)在結(jié)構(gòu)及其功能機(jī)理一直在不斷探索，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，各種理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)方法層出不窮，為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布研究提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。實(shí)驗(yàn)表明，蛋白質(zhì)功能

2、所呈現(xiàn)的多樣性和獨(dú)特性與其空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，分子表面布滿皺褶，內(nèi)部常有形狀大小不等的空穴，其幾何與拓?fù)湫螒B(tài)多變，對(duì)傳統(tǒng)的圖形計(jì)算與分析技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。本文將充分利用生命科學(xué)領(lǐng)域關(guān)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的最新研究成果，通過(guò)研究復(fù)雜蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在空間幾何分布的共性問(wèn)題，挖掘出單個(gè)實(shí)驗(yàn)技術(shù)無(wú)法直接反映的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)規(guī)律，提升現(xiàn)有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)資源的使用價(jià)值，力求為詮釋蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系提供新的途徑。
　　 本文的工作主要包括如下三個(gè)方面：第一：

3、研究可供快速計(jì)算的多肽鏈特征表達(dá)方法，探索大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)中蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)相似性的高效檢索機(jī)制；第二：研究基于蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的空間分布相似性自動(dòng)分類方法，重點(diǎn)研究四級(jí)結(jié)構(gòu)空間旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特征的自動(dòng)判定算法；第三：剖析蛋白質(zhì)空間空穴分布的幾何特征，設(shè)計(jì)籠型蛋白質(zhì)的自動(dòng)檢測(cè)算法。
　　 本文主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新：
　　 提出了一種基于多準(zhǔn)則遞歸分類的新的結(jié)構(gòu)相似性快速檢索模型以及三種與空間方位無(wú)關(guān)的蛋白質(zhì)骨架結(jié)構(gòu)空間分布特征的快速計(jì)算方法

4、，滿足了對(duì)大規(guī)模結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索時(shí)速度與效率的綜合需求。
　　 提出了一種基于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特征的蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的有效分類方法，通過(guò)對(duì)常見(jiàn)蛋白質(zhì)四級(jí)結(jié)構(gòu)的循環(huán)對(duì)稱、二面體對(duì)稱以及正多面體對(duì)稱的特征分析，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的四級(jí)結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱特征識(shí)別。為大規(guī)模結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)中蛋白質(zhì)的功能相似性比較提供了新的結(jié)構(gòu)分析手段。
　　 提出了一種高效快速的籠型結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的自動(dòng)識(shí)別算法，首次實(shí)現(xiàn)了基于四級(jí)結(jié)構(gòu)分析的籠型結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)空間特征全自動(dòng)檢測(cè)軟件C