蛋白質(zhì)深度分析以及基因的進(jìn)化模型.pdf

1、本論文由兩個(gè)部分組成。第一部分討論深度問(wèn)題，第二部分討論進(jìn)化問(wèn)題。 蛋白質(zhì)殘基的深度問(wèn)題一直是蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要問(wèn)題。目前在生物學(xué)中已經(jīng)有一些方法定義。我們?cè)谶@篇論文中利用統(tǒng)計(jì)深度函數(shù)，用幾何學(xué)的方法給出了一種新的殘基深度的定義與計(jì)算方法。并得到以下結(jié)論： 1.給出蛋白質(zhì)中氨基酸深度傾向性因子的定義。深度傾向性因子不僅跟氨基酸的疏水性有很大的相關(guān)性。另外跟氨基酸的帶電性和極性等物化性質(zhì)也有很大的關(guān)系，我們給出了

2、它們的回歸特征。 2.我們利用深度傾向性因子，對(duì)蛋白質(zhì)的系列特征進(jìn)行分析，如蛋白質(zhì)半徑跟蛋白質(zhì)殘基數(shù)目之間的關(guān)系；蛋白質(zhì)的殘基的總數(shù)目和表面殘基數(shù)目的線性關(guān)系；并且得到蛋白質(zhì)的平均深度和最深點(diǎn)深度與蛋白質(zhì)殘基數(shù)目呈線性關(guān)系。 3.通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，我們給出了多肽鏈的深度在蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)中的預(yù)測(cè)方法，并且得到了一批總在蛋白質(zhì)表面的四肽鏈。 4.最后我們給出了蛋白質(zhì)空間形態(tài)中的一些重要特征的計(jì)算方法：“空洞”與“口袋”的

3、小球滾動(dòng)法。 論文的第二部分主要是研究進(jìn)化的數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用和基因各個(gè)位置之間進(jìn)化速率的關(guān)系。我們首先介紹了在進(jìn)化和遺傳推斷過(guò)程中的數(shù)學(xué)模型。然后給出了二重比對(duì)SPA算法的一個(gè)擴(kuò)展，把SPA算法推廣到蛋白質(zhì)編碼基因的比對(duì)中。我們利用經(jīng)典的密碼子進(jìn)化模型，得到了密碼子兩兩的得分矩陣，并用該矩陣對(duì)SPA算法進(jìn)行了修改，使其更加合理、有效地應(yīng)用于蛋白質(zhì)編碼基因的比對(duì)。 然后我們分析了123種哺乳動(dòng)物線粒體基因組的所有13個(gè)編碼蛋

4、白的基因。用香農(nóng)熵來(lái)對(duì)它們的進(jìn)化速率進(jìn)行估計(jì)。通過(guò)分析，我們發(fā)現(xiàn)在這些編碼蛋白基因的密碼子中，第三個(gè)密碼子位置的進(jìn)化速率明顯不服從Gamma分布，我們推斷進(jìn)化速率在第三個(gè)密碼子位置上服從Gamma和正態(tài)的混合分布。我們還考察了基因密碼子中不同密碼子位置進(jìn)化速率的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)三個(gè)密碼子位置之間進(jìn)化速率都有顯著的相關(guān)性，尤其是第一個(gè)位置和第二個(gè)位置，它們呈很強(qiáng)的正相關(guān)。 最后我們討論了Markov約束條件下的最大信息傳遞問(wèn)題。如果ξ