蛋白質分子三維結構表面建模的研究.pdf

1、蛋白質是生物體的基本構件，幾乎一切生命現象都要通過蛋白質分子的結構和功能體現出來，而蛋白質分子的結構決定了其行使的功能，尤其是蛋白質分子表面結構對功能影響最大，它決定了蛋白質分子的形狀、表面電荷分布及具有重要功能的氨基酸殘基的空間排列。因此，從蛋白質分子結構上來推斷和確定蛋白質分子的功能對于結構基因組學研究的不斷推進有重要的意義。隨著分子圖形學的不斷發(fā)展，根據現有蛋白質結構數據庫對已知蛋白質分子三維結構可視化，可以更加直觀、清晰的獲得與

2、生物功能相關的信息。目前各種蛋白質分子三維可視化系統(tǒng)已經廣泛用于生物學研究中，且功能在不斷完善，但大多數系統(tǒng)都沒有實現對蛋白質分子表面結構參數的計算和直觀顯示。因此，基于蛋白質分子表面結構特征，實現分子表面參數的計算和可視化具有重要意義。
　　本文首先對蛋白質分子三維結構數據文件進行仔細分析，在此基礎上對蛋白質分子的VDW模型、球棍模型、飄帶模型和分子表面模型進行合理構建。在分子表面建模中，本文研究并實現了一種基于蛋白質分子溶劑外

3、部表面的三角網格生成算法，該算法穩(wěn)定性好，提高了分子表面網格構建的效率；同時，提出了一種蛋白質分子表面原子曲率的計算方法，實現了分子表面曲率和形狀指數等特征參數的計算。這些表面結構參數對蛋白質分子的穩(wěn)定性、分子間的相互識別以及分子三維結構預測等研究都有重要的作用。
　　本文還從蛋白質分子表面原子出發(fā)，提出了一種新的描述蛋白質分子表面凹凸性質的參數——凹凸指數CCI。通過對蛋白質相互作用位點以及泛素化位點CCI值的統(tǒng)計研究，預示著利

4、用該參數不僅可以有效的檢測出分子表面的凹凸區(qū)域，同時該參數的可視化可以直觀反映蛋白質相互作用位點以及所能容納配體的大小和形狀。這將有助于我們預測蛋白質分子之間的對接以及新藥物的合理設計。
　　最后本文利用OpenGL技術開發(fā)了ProtCC系統(tǒng)，實現了多種模式的蛋白質分子三維結構顯示，以及蛋白質分子表面結構參數計算及可視化。同時，該系統(tǒng)提供了蛋白質分子表面特定氨基酸分布情況可視化功能，為我們全面直觀的分析蛋白質表面物理性質對蛋白質分