蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測方法的研究與蛋白質(zhì)超二級結(jié)構(gòu)預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā).pdf

1、蛋白質(zhì)間相互作用以及蛋白質(zhì)構(gòu)象和功能等問題已是后基因組時代的重要課題。伴隨著高通量的實驗手段的出現(xiàn)，生物學(xué)數(shù)據(jù)在量上急速增長。海量的生物學(xué)數(shù)據(jù)迫切需要我們發(fā)展計算學(xué)方法來研究蛋白質(zhì)間相互作用以及蛋白質(zhì)構(gòu)象和功能。本文正是從計算學(xué)的角度來研究蛋白質(zhì)相互作用和蛋白質(zhì)的超二級結(jié)構(gòu)預(yù)測。本文的工作主要包括以下幾個方面：
　　 (1)提出了一種僅基于蛋白質(zhì)序列信息的蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測方法。從蛋白質(zhì)序列出發(fā)，通過將一種有效的氨基酸分類方法與

2、區(qū)域編碼方法相結(jié)合構(gòu)成了本文中的區(qū)域蛋白質(zhì)序列編碼方法。提出的這種新的蛋白質(zhì)序列編碼方式能夠充分地捕獲序列上多個重疊的連續(xù)和間斷的殘基結(jié)合模式，從而更精確的描述了蛋白質(zhì)相互作用信息，因為蛋白質(zhì)相互作用的一個重要特征是相互作用經(jīng)常發(fā)生在序列上的間斷區(qū)域，在這些區(qū)域中，那些序列上相距較遠(yuǎn)的殘基通過蛋白質(zhì)的折疊從而在空間上相距很近。我們提出的區(qū)域蛋白質(zhì)序列編碼方法與最近鄰算法相結(jié)合的蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測模型在釀酒酵母蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)集上有著優(yōu)

3、異的表現(xiàn)。對于獨立數(shù)據(jù)集大腸桿菌蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)集的預(yù)測結(jié)果表明我們提出的區(qū)域蛋白質(zhì)序列編碼方法有著優(yōu)異和穩(wěn)定的表現(xiàn)?？紤]到蛋白質(zhì)相互作用的復(fù)雜實質(zhì)，我們提出的方法是對蛋白質(zhì)相互作用預(yù)測手段的一個有效補充。
　　 (2)提出了一個基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新方法來預(yù)測蛋白質(zhì)中的β-發(fā)夾結(jié)構(gòu)。不同于此前的方法，我們的方法采用了徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合蛋白質(zhì)序列的自相關(guān)編碼方式來預(yù)測β-發(fā)夾結(jié)構(gòu)。自協(xié)方差編碼方式是一種基于氨基酸殘基序列相關(guān)系

4、數(shù)的編碼方式，該編碼方式同時考慮序列內(nèi)部長程相互作用和序列之間的協(xié)同進化關(guān)系，從生物學(xué)角度來看更符合蛋白質(zhì)序列是長程相關(guān)的這一事實。徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種新穎有效的前向型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有較高的運算速度和外推能力。在我們的方法中，機器學(xué)習(xí)方法徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)首次應(yīng)用于β-發(fā)夾結(jié)構(gòu)預(yù)測并取得不錯的效果。
　　 (3)在提出的新方法基礎(chǔ)上我們進一步開發(fā)出了基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的β-發(fā)夾預(yù)測系統(tǒng)，該β-發(fā)夾預(yù)測系統(tǒng)借助現(xiàn)代模式識別技