蛋白質深度分析以及基因的進化模型.pdf

1、本論文由兩個部分組成。第一部分討論深度問題，第二部分討論進化問題。 蛋白質殘基的深度問題一直是蛋白質結構研究領域的一個重要問題。目前在生物學中已經(jīng)有一些方法定義。我們在這篇論文中利用統(tǒng)計深度函數(shù)，用幾何學的方法給出了一種新的殘基深度的定義與計算方法。并得到以下結論： 1.給出蛋白質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性。另外跟氨基酸的帶電性和極性等物化性質也有很大的關系，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，對蛋白質的系列特征進行分析，如蛋白質半徑跟蛋白質殘基數(shù)目之間的關系；蛋白質的殘基的總數(shù)目和表面殘基數(shù)目的線性關系；并且得到蛋白質的平均深度和最深點深度與蛋白質殘基數(shù)目呈線性關系。 3.通過統(tǒng)計分析，我們給出了多肽鏈的深度在蛋白質三維結構中的預測方法，并且得到了一批總在蛋白質表面的四肽鏈。 4.最后我們給出了蛋白質空間形態(tài)中的一些重要特征的計算方法：“空洞”與“口袋”的

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

4、白的基因。用香農熵來對它們的進化速率進行估計。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)在這些編碼蛋白基因的密碼子中，第三個密碼子位置的進化速率明顯不服從Gamma分布，我們推斷進化速率在第三個密碼子位置上服從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化速率的相關性，發(fā)現(xiàn)三個密碼子位置之間進化速率都有顯著的相關性，尤其是第一個位置和第二個位置，它們呈很強的正相關。 最后我們討論了Markov約束條件下的最大信息傳遞問題。如果ξ