隨著人類和其他幾個(gè)物種基因組計(jì)劃的完成,基因圖譜也正式繪制出來(lái),生命科學(xué)進(jìn)入后基因組時(shí)代。人們亟待了解那些數(shù)以億計(jì)的基因序列所對(duì)應(yīng)的功能是什么。由遺傳學(xué)中心法則可以知道,蛋白質(zhì)是由基因指導(dǎo)合成,而蛋白質(zhì)既是構(gòu)成生命體的主要成分,也是生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者,因此我們可以通過(guò)研究蛋白質(zhì)的功能來(lái)研究對(duì)應(yīng)的基因功能。因?yàn)榈鞍踪|(zhì)的功能主要由其三級(jí)結(jié)構(gòu)決定,所以蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的研究對(duì)于理解基因組數(shù)據(jù)至關(guān)重要。然而,目前只有小部分蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是已知的。因此,如何有效預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)成為計(jì)算結(jié)構(gòu)生物學(xué)中一個(gè)非常重要且具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。目前常用的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法是從頭預(yù)測(cè)(Ab initio)法。使用從頭預(yù)測(cè)方法,可以預(yù)測(cè)出大量稱為預(yù)測(cè)集的候選蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),但是從預(yù)測(cè)得到的預(yù)測(cè)集中選擇良好的近天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是一個(gè)難題。在這項(xiàng)工作中,我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于Contact Map Overlap(CMO)和Graphlet子圖節(jié)點(diǎn)度的相似性從預(yù)測(cè)集中選擇近原生蛋白結(jié)構(gòu)的新方法。通過(guò)將graphlet擴(kuò)展到有序圖,并使用引入動(dòng)態(tài)空位罰分的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法來(lái)選擇最佳的匹配序列,通過(guò)定義GR_score來(lái)評(píng)價(jià)兩個(gè)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)之間的相似性。最后,使用集成聚類方法在預(yù)測(cè)集中選擇近天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),在這里的近天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)指的是聚類簇的中心結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)表明,與I-TASSER中使用的SPICKER方法相比,本課題中所提出的方法選擇得到的近天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間具有更好的相似性,也就是說(shuō)二者之間通過(guò)計(jì)算得到的相似性分?jǐn)?shù)值更高。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q51;Q811.4
【部分圖文】：

通過(guò)判決基因及其序列，最終達(dá)到破譯人類遺傳信息的目的。人類基因組計(jì)劃中實(shí)質(zhì)的內(nèi)容便是人類基因組的 DNA 序列，人類基因組的計(jì)劃開(kāi)始、爭(zhēng)論的焦點(diǎn)、主要分歧等都是圍繞著基因序列圖譜展開(kāi)的。2003 年，DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)模型發(fā)表 50 周年前夕，參與人類基因組計(jì)劃的六個(gè)國(guó)家的領(lǐng)導(dǎo)人簽署文件，在六國(guó)科學(xué)家共同發(fā)表聲明之后，宣告人類基因組序列圖譜繪制正式完成。隨著人類基因組計(jì)劃的完成，基因工程正式進(jìn)入了“后基因組時(shí)代”�；蛐蛄械墨@得使得人們可以更為準(zhǔn)確的了解生物體的奧秘。但是單單從基因序列的角度并不能完整的闡述生物體的功能[1]，主要的原因有兩個(gè)：1.生物體的核苷酸序列并不會(huì)直接參與生物體的新陳代謝，相反的是，通過(guò)圖 1-1 所示的遺傳學(xué)中心法則中[2]，DNA 通過(guò)轉(zhuǎn)錄生成 RNA 后，經(jīng)過(guò)翻譯以后生成蛋白質(zhì)，最后蛋白質(zhì)通過(guò)控制人生物體的新陳代謝來(lái)調(diào)控生物體的生命活動(dòng)，進(jìn)而表現(xiàn)出基因的遺傳特性。為了更加全面的發(fā)掘生物體自身的變化，了解生命體的衰老過(guò)程，知曉疾病的發(fā)病機(jī)制就必須從基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)入手。2.由于大量的基因序列信息使得科學(xué)家并不能完成相關(guān)的計(jì)算。因此在認(rèn)識(shí)到蛋白質(zhì)對(duì)于生物體功能闡述的重要性后，“蛋白質(zhì)組學(xué)”應(yīng)用而生。

蘭州大學(xué)碩士學(xué)位論文 基于有序 Graphlet 相似性度量的近天然蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)選取蛋白質(zhì)分子的多肽鏈不是線性延伸的，而是具有相對(duì)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，這是折疊和盤曲特有的。蛋白質(zhì)的生物活性和性質(zhì)主要取決于空間結(jié)構(gòu)的完整性。因此，僅僅確定蛋白質(zhì)分子的氨基酸組成及其排列順序，并不能充分了解蛋白質(zhì)分子的生物活性和理化性質(zhì)。因此就需要得知蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，其空間結(jié)構(gòu)指的是蛋白質(zhì)的二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。

圖 2-1 蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指蛋白質(zhì)多肽鏈中的規(guī)律重復(fù)，僅限于主鏈原子的排列，不包括肽鏈和側(cè)鏈的其他部分。二級(jí)結(jié)構(gòu)主要有 α-螺旋型、β-折轉(zhuǎn)角型。目前常見(jiàn)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)包含 α-螺旋型和 β-折疊型，兩種圖如 2-2 所示。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是其空間結(jié)構(gòu)的基本單元。

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本文編號(hào)：2815828