基于混合遺傳算法的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)問(wèn)題就是如何從蛋白質(zhì)的氨基酸序列出發(fā)預(yù)測(cè)它的功能、構(gòu)象折疊等問(wèn)題。怎樣由一定的氨基酸順序排列的多肽鏈生成一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，這是一個(gè)人類破譯生命奧秘的重大問(wèn)題。蛋白質(zhì)的折疊問(wèn)題就是通過(guò)蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)折疊熱力學(xué)假說(shuō)中明確指出蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)可以完全決定其空間構(gòu)型，天然結(jié)構(gòu)下的蛋白質(zhì)的自由能是全局最小值。因而如何從一級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)其三維構(gòu)型以及如何找到蛋白質(zhì)折疊能量函數(shù)的最小值就成為目前國(guó)內(nèi)外的研究

2、熱點(diǎn)。蛋白質(zhì)折疊過(guò)程是熱力學(xué)過(guò)程和動(dòng)力學(xué)過(guò)程的綜合，其折疊的隨機(jī)性、過(guò)程的復(fù)雜性可想而知。因而要對(duì)折疊過(guò)程進(jìn)行研究，尋找能量函數(shù)的極小值必須借助簡(jiǎn)化模型和特殊方法進(jìn)行。本文首先探討了如何求解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的能量問(wèn)題。理想的能量函數(shù)應(yīng)該能夠精確表達(dá)蛋白質(zhì)的所有原子空間位置及其能量之間的關(guān)系。但是由于蛋白質(zhì)分子本身的復(fù)雜性，直接綜合其生物、物理、化學(xué)等各方面性質(zhì)建立的模型自由度非常大，求解問(wèn)題將會(huì)遇到很多困難。因此，求解時(shí)必須對(duì)能量函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)

3、的簡(jiǎn)化?；谶@種目的，本文將已有能量函數(shù)與HP格子模型相結(jié)合，構(gòu)建了一種簡(jiǎn)化的能量函數(shù)。 在搜索最小自由能的蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)這個(gè)問(wèn)題上，本文采用的蛋白質(zhì)三維組態(tài)模型是HP立方格點(diǎn)模型，詳細(xì)論述了HP立方格點(diǎn)模型的組成方式、表示方法、特征以及如何用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)其進(jìn)行描述；在這個(gè)模型的基礎(chǔ)之上，首先隨機(jī)生成N個(gè)三維空間結(jié)構(gòu)，然后利用混合遺傳算法，在巨大的蛋白質(zhì)三維組態(tài)空間中進(jìn)行搜索，模擬蛋白質(zhì)的折疊過(guò)程并找到自由能最小的蛋白質(zhì)空間