蛋白質(zhì)系統(tǒng)突變分析及系綜優(yōu)化算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著后基因組時(shí)代的到來，蛋白質(zhì)組學(xué)以及功能蛋白質(zhì)相關(guān)研究的興起，蛋白質(zhì)作為重要的生物大分子，其結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的研究越來越引起人們的重視。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之間關(guān)系的闡明，將有助于理解蛋白質(zhì)行使其特有生物功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，以及蛋白質(zhì)與其他分子相互作用的機(jī)理，其中包括對(duì)蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用機(jī)理的認(rèn)識(shí)和理解。 對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)信息的研究，包括一級(jí)結(jié)構(gòu)和三級(jí)結(jié)構(gòu)，將有助于預(yù)測(cè)分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，以及蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的改變對(duì)蛋

2、白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)及其功能的影響。對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)識(shí)過程始于蛋白質(zhì)中重要功能殘基及蛋白質(zhì)與其他分子相互作用的確定。在蛋白質(zhì)功能研究過程中，專一性突變產(chǎn)物的設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用，通過定位突變替換單獨(dú)的氨基酸殘基是分析功能殘基的有力工具。 本文實(shí)現(xiàn)了基于自治系綜優(yōu)化理論的蛋白質(zhì)系統(tǒng)突變的計(jì)算機(jī)模擬。自治系綜最優(yōu)化方法基于平均場(chǎng)能理論，在蛋白質(zhì)熱系綜空間中進(jìn)行概率矩陣的優(yōu)化。概率矩陣代表了蛋白質(zhì)的熱系綜狀態(tài)，表示特定位置采取可能的

3、氨基酸類型及其構(gòu)象的可能性大小。根據(jù)統(tǒng)計(jì)力學(xué)理論，對(duì)于一個(gè)正確的熱系綜存在以下的自治條件，即平均場(chǎng)能矩陣和概率矩陣之間滿足玻爾茲曼分布，這就為尋找正確的熱系綜空間提供了一種穩(wěn)健的迭代過程。 通過計(jì)算機(jī)模擬蛋白質(zhì)定點(diǎn)系統(tǒng)突變，然后對(duì)野生型蛋白及每一個(gè)突變體蛋白進(jìn)行自由能計(jì)算，并利用自治系綜優(yōu)化算法進(jìn)行自治迭代。在第四章中詳細(xì)介紹了整個(gè)計(jì)算，這中間包括了系統(tǒng)突變的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)、自治系綜優(yōu)化理論、自由能評(píng)價(jià)、溶劑可及表面積、降溫機(jī)制、歸