基于Level Set方法的分子場特征分析.pdf

1、浙江大學(xué)理學(xué)院碩士學(xué)位論文基于Level Set方法的分子場特征分析姓名：金志棟申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：應(yīng)用數(shù)學(xué)指導(dǎo)教師：彭群生20080501A b s t r a c tA b s t r a c tI nt h i sp a p e r , w ee x p l o i taL e v e l S e tm e t h o dt oe x t r a c ta n d a n a l y z et h ef e a t u r e

2、o fm a c r o m o l e c u l a rf i e l d ．F o rt h e3 Dv o l u m ed a t ao ft h e f i e l d ，W ep r o p o s e a n o v e lv a r i a t i o n a l f o r m u l a t i o n f o r g e o m e t r i c a c t i v ec o n t o u r , w h i

3、 c h i sc o m p o s e d o f a l le x t e r n a le n e r g yt o d r i v et h ea c t i v e c o n t o u r s ’m o t i o n ，a n da n i n t e r n a le n e r g yw h i c hp e n a l i z e st h eL e v e lS e tf u n c t i o na d a

4、p t i v e l y t o a v o i dp e r i o d i c a l l yr e - i n i t i a l i z i n g ．W ea d j u s tt h ep a r a m e t e r so fe a c hc o m p o n e n t a n d i n v e s t i g a t et h e i r i n f l u e n c ei n t h ew h o l ep

5、 r o c e s s ．A c c o r d i n g t ot h ec o m p a r i s o nw i t ht h et r a d i t i o n a lf r a m e w o r k s ，o u r a p p r o a c hi ss h o w nt o b e m o r e a c c u r a t ea n d e f f i c i e n to nt h e f e a t u r

6、 e e x t r a c t i o n ．B a s e do nt h eL e v e lS e tm e t h o dc o n s t r u c t e di n t h ef i r s t p a r t ，w eg i v eaf u r t h e ra n a l y s i sf o rt h es t a t i ca n d d y n a m i c m o l e c u l a rf i e l

7、dd a t a ．F o r t h e s t a t i cm o l e c u l a r f i e l d ，w e c h o o s e t h e r e g i o nw h e r e t h ee n e r g y h a s t h eq u a n t u m l e a pa n d a n a l y z e t h e m o l e c u l a rf i e l d ．T h e n ，w e

8、c o n s t r u c t t h ev o l u m ef e a t u r ef u n c t i o nt oe x t r a c t t h e t o p o l o g i c a lr e g i o na n d g e tt h ee n e r g y d i s t r i b u t i o n o ft h e w h o l e m o l e c u l a r f i e l d ．F o

9、 rt h e d y n a m i c m o l e c u l a rf i e l d ，w ec o n s i d e rt h es a m ep r o t e i ni nt h ed i f f e r e n ts t a t e s ，l i k e o b s e r v i n g t h ep r o c e s si nc h a n g i n gt h ec o n f o r m a t i o

10、na n d f o r m i n g t h em i d d l et u n n e l ．A t t h em e a n t i m e ，w ec a l c u l a t et h em u l t i —a t t r i b u t e so ft h e s es t a t e sa n d t r yt of i n dt h e c r u c i a lt i m ed u r i n g t h em

11、o v e m e n t o f t h e m o l e c u l a r ．A c c o r d i n g t ot h e s u r f a c e a n d v o l u m e r e n d e r i n g t e c h n i q u e s ，w e r e v e a lt h es i g n i f i c a n t f e a t u r eo f t h em a c r o m o l

12、 e c u l a r f i e l d ．P r e l i m i n a r yr e s u l t s s h o wt h a t ，w es u c c e s s f u l l y f i n d t h ee s c a p er o u t eo fw a t e rm o l e c u l e s h i d d e ni nt h eH I V - 1 p r o t e a s e ，t h ei n

13、t e r n a lc a v i t yo ft h eD P S p r o t e i n f o r t h ei r o na t o m ’S e n t r ya n d d e p o s i t i o na n d b i o l o g i c a la c t i v i t yo fH I V - 1 p r o t e a s ew h e n p r o -c e s s i n g S M D s i

14、m u l a t i o n i n t h e a q u e o u s s o l u t i o n ．B o t h o f t h e s e r e s u l t s a r e i na c c o r d a n c ew i t h t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t sg i v e n b yc h e m i s t s a n d b i o l o g i s

15、 t s ．B i o l o g i s t sb e l i e v e t h a tt h e s e r e s u l t sm a y b e u s e f u lt os t u d y t h eh y d r o p h i l i c a n d h y d r o p h o b i c o f H I V - I p r o t e a s ei nt h e f u t u r e ，a n dt h e

16、s e a c t i v ec i t e s c a n b e c o n s i d e r e d a st h em o s t i m p o r t a n t r e g i o n si nt h e p r o t e i n - p r o t e i n i n t e r a c t i o na n d p r o t e i n - l i g a n d i n t e r a c t i o n ．K

17、 e y W o r d s ： M o l e c u l a rf i e l d ，f e a t u r ea n a l y s i s ，L e v e lS e t m e t h o d ，v a r i a t i o n a l f o r m u -l a t i o n ，s t r u c t u r a la n d b i o l o g i c a lp r o p e r t i e s ，H I V