發(fā)布時(shí)間：2017-11-17 10:27

  本文關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的智能識(shí)別

  更多相關(guān)文章： 蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性 氨基酸相互作用網(wǎng)絡(luò) 支持向量機(jī) 多元線性回歸 蛋白質(zhì)耐熱溫度

【摘要】：耐熱蛋白質(zhì)具有較高的應(yīng)用價(jià)值,尤其在發(fā)酵工程、食品、醫(yī)學(xué)、環(huán)境保護(hù)和金屬冶煉等領(lǐng)域有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。人們通過(guò)蛋白質(zhì)序列和結(jié)構(gòu)分析以及蛋白質(zhì)工程方法研究了蛋白質(zhì)耐熱的機(jī)制,發(fā)現(xiàn)氨基酸組成、二肽組成、氫鍵、鹽橋和疏水作用等序列和結(jié)構(gòu)因素與蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性直接相關(guān)。在對(duì)蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性的研究過(guò)程中,智能算法發(fā)揮了重要作用。LogitBoost、支持向量機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)、貝葉斯方法、隨機(jī)森林、K-鄰近算法等方法都被廣泛應(yīng)用在蛋白質(zhì)的耐熱性識(shí)別上。近幾年,利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論研究蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性機(jī)制逐步成為一種有效的方法。將一個(gè)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)信息編碼成氨基酸相互作用網(wǎng)絡(luò),從系統(tǒng)角度研究蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。本文將結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論對(duì)蛋白質(zhì)耐熱性進(jìn)行智能分析。本文首先構(gòu)建了兩個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)集。第一個(gè)數(shù)據(jù)集是基于原核生物生長(zhǎng)溫度數(shù)據(jù)庫(kù)-PGTdb數(shù)據(jù)庫(kù)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)-PDB數(shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)微生物的最適生長(zhǎng)溫度范圍,有機(jī)體被劃分為耐熱微生物和耐溫微生物,該數(shù)據(jù)集用于耐熱蛋白質(zhì)和耐溫蛋白質(zhì)的智能識(shí)別。第二個(gè)數(shù)據(jù)集是基于蛋白質(zhì)和突變體的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)-ProTherm數(shù)據(jù)庫(kù)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)-PDB數(shù)據(jù)庫(kù),構(gòu)建了標(biāo)識(shí)蛋白質(zhì)耐熱溫度的數(shù)據(jù)集,該數(shù)據(jù)集用于蛋白質(zhì)耐熱溫度預(yù)測(cè)�；诘谝粋�(gè)數(shù)據(jù)集,首先計(jì)算蛋白質(zhì)的氨基酸組成和二肽組成作為特征向量,利用支持向量機(jī)來(lái)識(shí)別耐熱蛋白質(zhì)和耐溫蛋白質(zhì)。在基于序列的智能識(shí)別的過(guò)程中,每個(gè)蛋白質(zhì)中的20種氨基酸以其特有的組成決定著智能識(shí)別的準(zhǔn)確率,為確定20種氨基酸對(duì)蛋白質(zhì)耐熱性預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)率,本文中采用逐一刪除20種氨基酸中的任意一種氨基酸的方法,通過(guò)預(yù)測(cè)率的高低,獲得重要的氨基酸,并分析其如何穩(wěn)定蛋白質(zhì)。氨基酸Arg、Leu、Val和Lys對(duì)預(yù)測(cè)率的影響很大,都超過(guò)3%,它們通過(guò)參與鹽橋、疏水作用以及氫鍵的形成,穩(wěn)定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),這些殘基的缺失是導(dǎo)致預(yù)測(cè)率有較大變化的主要原因。另外,基于第一個(gè)數(shù)據(jù)集,利用蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)信息,以6.5?為截?cái)喟霃?構(gòu)建氨基酸相互作用網(wǎng)絡(luò),并計(jì)算了7個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?網(wǎng)絡(luò)的平均連接強(qiáng)度、平均度、特征路徑長(zhǎng)度、聚類系數(shù)、加權(quán)聚類系數(shù)、接近中心性和殘基中心性。并將這些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩约尤氲降鞍踪|(zhì)序列信息中作為支持向量機(jī)的輸入特征向量,模型的總體預(yù)測(cè)精度達(dá)到了87.50%,其中耐熱蛋白質(zhì)的識(shí)別率為89.71%,耐溫蛋白質(zhì)的識(shí)別率為85.29%。并通過(guò)逐一加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩詠?lái)確定網(wǎng)絡(luò)屬性在蛋白質(zhì)耐熱性識(shí)別中的貢獻(xiàn),從識(shí)別率來(lái)看,特征路徑長(zhǎng)度和接近中心性對(duì)提高蛋白質(zhì)耐熱性的識(shí)別率影響較大。氨基酸網(wǎng)絡(luò)的特征路徑長(zhǎng)度越小表明耐熱蛋白質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)越致密,殘基-殘基之間的距離越短,這對(duì)穩(wěn)定蛋白質(zhì)作用力-氫鍵、鹽橋的形成提供有利條件,同時(shí)氨基酸網(wǎng)絡(luò)越接近中心性表明耐熱蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)緊密,利于抵御高溫。直接利用序列和結(jié)構(gòu)信息來(lái)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的耐熱溫度是本研究的最終目標(biāo)�；诘诙䝼�(gè)數(shù)據(jù)集,提出了基于群智能的蛋白質(zhì)耐熱溫度預(yù)測(cè)方法。首先構(gòu)建多元線性回歸模型,然后利用人工蜂群算法與粒子群優(yōu)化算法混合的方法,優(yōu)化了蛋白質(zhì)的耐熱溫度與氨基酸組成的多元線性回歸模型的參數(shù),獲得蛋白質(zhì)的耐熱溫度。此外,通過(guò)加入蛋白質(zhì)的氨基酸網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩?提高了蛋白質(zhì)耐熱溫度的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。對(duì)耐溫蛋白質(zhì),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩缘募尤胧沟玫鞍踪|(zhì)耐熱溫度的預(yù)測(cè)值偏差和真實(shí)值偏差之間的相關(guān)系數(shù)增加到0.71,平均預(yù)測(cè)率增加到88%;耐熱蛋白質(zhì)的相關(guān)系數(shù)增加到0.75,平均預(yù)測(cè)率增加到91%。在本文中創(chuàng)新性的將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵傩砸胫С窒蛄繖C(jī)的特征向量中,提高并改善蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的識(shí)別。蛋白質(zhì)耐熱溫度是蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的重要描述符,該溫度直接決定著蛋白質(zhì)的解折疊狀態(tài),因此蛋白質(zhì)耐熱溫度的預(yù)測(cè)具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O629.73

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陶昌源;張麗華;毛銘華;康瑩;梁煥珍;;高溫高壓快速注入反應(yīng)系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性[J];化工冶金;1991年01期

2 許云強(qiáng);周佳輝;;影響陶瓷耐熱鍋熱穩(wěn)定性的因素[J];江蘇陶瓷;2008年02期

3 晁海英;張富新;王瑋;;無(wú)機(jī)鹽對(duì)莎能羊羊奶熱穩(wěn)定性的影響[J];農(nóng)產(chǎn)品加工(學(xué)刊);2008年10期

4 廖暉生,王知群,劉鳳仁,何鳴元,辛勤;鋁交聯(lián)蒙皂土結(jié)構(gòu)羥基熱穩(wěn)定性的研究[J];燃料化學(xué)學(xué)報(bào);1991年02期

5 蔡博儒,柳麗婭;用力學(xué)方法研究聚合物粘結(jié)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與熱穩(wěn)定性[J];高分子材料科學(xué)與工程;1991年02期

6 劉春蘭;提高煤的熱穩(wěn)定性及消爆爐的設(shè)計(jì)[J];煤炭科學(xué)技術(shù);1999年11期

7 溫鳳梅;淺議陶瓷制品的熱穩(wěn)定性[J];陶瓷研究與職業(yè)教育;2005年02期

8 袁超;金征宇;檀亦兵;;羥丙基-β-環(huán)糊精的熱穩(wěn)定性及分解動(dòng)力學(xué)[J];中國(guó)糧油學(xué)報(bào);2007年03期

9 賈秋穎;玻璃纖維增強(qiáng)塑料的熱穩(wěn)定性[J];工程塑料應(yīng)用;1994年06期

10 孫廣平,賈樹(shù)盛,姚軍,張成義;聚消旋乳酸/蒙脫土納米復(fù)合材料熱穩(wěn)定性的研究[J];化學(xué)與粘合;2004年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張彤;吳文健;張學(xué)驁;錢斯文;;有機(jī)光致變色材料的熱穩(wěn)定性改進(jìn)技術(shù)研究進(jìn)展[A];2008全國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

2 彭朝榮;陳竹平;汪秀英;周雪梅;;LDPE/EEA復(fù)合體系電熱性能的研制[A];第6屆輻射研究與輻射工藝學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

3 胡逸民;龔云卿;戴華;;稀土對(duì)三元催化劑熱穩(wěn)定性的影響[A];中國(guó)稀土學(xué)會(huì)第四屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

4 王家明;褚霞;劉正平;鐘錫暢;;離子摻雜效應(yīng)對(duì)二氧化鋯熱穩(wěn)定性的影響[A];2001’全國(guó)機(jī)動(dòng)車排氣和工業(yè)廢氣催化治理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

5 陳天蛋;陳紅光;陳航榕;汪霖;施劍林;;La摻雜對(duì)Pd/γ-Al_2O_3催化膜熱穩(wěn)定性的改性[A];第四屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

6 袁春紅;王錫昌;陳舜勝;曲映紅;福田裕;今野久仁彥;;幾種主要淡水魚(yú)肌球蛋白異構(gòu)體的熱穩(wěn)定性和功能性的季節(jié)變化[A];2010年中國(guó)水產(chǎn)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2011年

7 向翠麗;鄒勇進(jìn);褚海亮;邱樹(shù)君;徐芬;孫立賢;;殼聚糖-二氧化硅生物相容復(fù)合材料的制備及熱力學(xué)研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)成立80周年第十六屆全國(guó)化學(xué)熱力學(xué)和熱分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2012年

8 李寧;陸翠云;許冬生;韓毓旺;;氧化鈮負(fù)載對(duì)HZSM-5熱穩(wěn)定性的影響[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第11分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

9 楊偉;崔春翔;孫繼兵;李林;吳瑞國(guó);;Sm_3(Fe,M)_(29)(M=V,Cr)化合物熱穩(wěn)定性的研究[A];2005年中國(guó)固體科學(xué)與新材料學(xué)術(shù)研討會(huì)專輯[C];2005年

10 劉向榮;王彩霞;王俊紅;;配合物RE(C_(10)H_9N_2O_4)_3·nH_2O的熱穩(wěn)定性及抑菌活性[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第26屆學(xué)術(shù)年會(huì)無(wú)機(jī)與配位化學(xué)分會(huì)場(chǎng)論文集[C];2008年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 蔡桂鵬;聚酰胺6，，聚碳酸酯/熱穩(wěn)定性蒙脫土納米復(fù)合材料的阻燃性質(zhì)研究[D];山東大學(xué);2010年

2 熊焱松;半導(dǎo)體納米晶超晶格結(jié)構(gòu)的化學(xué)調(diào)控及熱穩(wěn)定性的研究[D];清華大學(xué);2013年

3 游淳;11家族木聚糖酶的熱穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)特征的關(guān)聯(lián)研究[D];復(fù)旦大學(xué);2009年

4 田健;計(jì)算機(jī)輔助分子設(shè)計(jì)提高蛋白質(zhì)熱穩(wěn)定性的研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2011年

5 李才明;β-環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶在枯草桿菌中的分泌表達(dá)及其熱穩(wěn)定性研究[D];江南大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 魏建平;多硝基二苯乙烯類化合物的合成[D];南京理工大學(xué);2015年

2 涂承君;耐高溫AgAl-Al_2O_3金屬陶瓷薄膜制備、熱穩(wěn)定性及其光學(xué)特性研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 陳曉萌;紅蕓豆清蛋白的提取及功能性研究[D];山西大學(xué);2015年

4 武志峗;基于定向進(jìn)化方法改進(jìn)鹵醇脫鹵酶HheC的熱穩(wěn)定性[D];電子科技大學(xué);2015年

5 王亞莉;鈀負(fù)載型二氧化硅材料的熱穩(wěn)定性及水汽穩(wěn)定性研究[D];西安工程大學(xué);2015年

6 張夢(mèng)如;植物細(xì)胞質(zhì)抗壞血酸過(guò)氧化物酶1（APX1）的熱穩(wěn)定性改良[D];云南師范大學(xué);2015年

7 單彬;高品質(zhì)不溶性硫磺的生產(chǎn)工藝研究[D];青島科技大學(xué);2015年

8 顧艷哲;不溶性硫磺的制備及熱穩(wěn)定性研究[D];華東理工大學(xué);2015年

9 黃卓笑;表面深滾處理對(duì)鈦、鎳表面完整性的影響及其熱穩(wěn)定性[D];華東理工大學(xué);2015年

10 苗森;基于生鮮馬乳加工特性的穩(wěn)定因素研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

本文編號(hào)：1195718