生物信息學(xué)是以計算機(jī)為輔助工具,通過數(shù)學(xué)及統(tǒng)計學(xué)方法對生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)問題進(jìn)行建模、分析和仿真的一門交叉學(xué)科。隨著生物學(xué)研究手段取得突破性進(jìn)展,生物數(shù)據(jù)不斷積累,計算機(jī)技術(shù)日新月異,生物大數(shù)據(jù)時代已然來臨。生物信息學(xué)研究日趨成熟,成為生物學(xué)領(lǐng)域不可或缺的重要組成部分,為傳統(tǒng)生物研究方法提供強有力的補充和支持。生物信息學(xué)在微觀領(lǐng)域主要包括基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué),本文研究內(nèi)容屬于蛋白質(zhì)組學(xué)范疇,是用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對膜蛋白及跨膜蛋白的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行預(yù)測分析。膜蛋白是具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的一類蛋白質(zhì),這類蛋白質(zhì)與生物膜關(guān)系密切,或永久地附著在生物膜上,或短暫地與生物膜發(fā)生交互。膜蛋白參與諸多重要的細(xì)胞生命活動,例如物質(zhì)傳遞、信號傳導(dǎo)、免疫應(yīng)答、能量代謝等�？缒さ鞍资亲畹湫颓液孔疃嗟哪さ鞍追N類,它們貫穿生物膜并永久穩(wěn)定地嵌于生物膜上,其異常會直接導(dǎo)致疾病的產(chǎn)生。與此同時,跨膜蛋白是醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域的重點研究目標(biāo),目前市場上超過半數(shù)藥物的靶蛋白為跨膜蛋白。鑒于膜蛋白及跨膜蛋白的重要生物學(xué)意義,科研工作者們一直孜孜不倦地對它們進(jìn)行研究,并取得了豐碩的成果。利用生物信息學(xué)手段對膜蛋白及跨膜蛋白進(jìn)行研究可以輔助蛋白質(zhì)... 

【文章來源】：東北師范大學(xué)吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

氨基酸結(jié)構(gòu)

東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文3如圖1.2所示，一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基通過脫水縮合形成的肽鍵相互連。兩個氨基酸通過肽鍵鏈接形成二肽，多個氨基酸通過肽鍵鏈接形成多肽，也稱多肽鏈。由于肽鍵形成的過程失去水分子，因此多肽鏈中的基本單位已經(jīng)不是完整的氨基酸分子，因此稱之為殘基（Residue）。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)即為一條多肽鏈[12]，鏈的兩端分別為氨基末端（N-Terminal，簡稱N端）和羧基末端（C-Terminal，簡稱C端），一般認(rèn)為蛋白質(zhì)鏈從N端走向C端。圖1.2氨基酸脫水縮合2）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)多肽鏈無法以完全展開的一級序列形態(tài)穩(wěn)定存在于自然環(huán)境中，序列片段會在原子力作用下自然地發(fā)生螺旋、折疊以及卷曲，這種形態(tài)稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。具體來講，二級結(jié)構(gòu)表示蛋白質(zhì)某一段多肽片段的局部空間結(jié)構(gòu)，是多肽鏈沿主鏈骨架原子（Cα）的空間走向，并不涉及殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。整條蛋白質(zhì)中，二級結(jié)構(gòu)通常以一定規(guī)則循環(huán)出現(xiàn)。以PDB數(shù)據(jù)庫(ProteinDataBank，簡稱PDB)[13]中6SLL蛋白質(zhì)A鏈為例，3種二級結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)3）蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)初步形成二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈進(jìn)一步折疊，形成一種可以長期存在于外部環(huán)境中的高度穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)理論上應(yīng)該具有最小的分子自由能，它是蛋白質(zhì)在進(jìn)化過程長期演化的結(jié)果。蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)由殘基序列直接決定，同時也受其所處外部環(huán)境等其它因素的影響。當(dāng)前生物化學(xué)領(lǐng)域中比較常用的測定蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的實驗方法包含X射線晶體衍射及核磁共振波譜分析等，這

東北師范大學(xué)博士學(xué)位論文3如圖1.2所示，一個氨基酸的羧基與另一個氨基酸的氨基通過脫水縮合形成的肽鍵相互連。兩個氨基酸通過肽鍵鏈接形成二肽，多個氨基酸通過肽鍵鏈接形成多肽，也稱多肽鏈。由于肽鍵形成的過程失去水分子，因此多肽鏈中的基本單位已經(jīng)不是完整的氨基酸分子，因此稱之為殘基（Residue）。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)即為一條多肽鏈[12]，鏈的兩端分別為氨基末端（N-Terminal，簡稱N端）和羧基末端（C-Terminal，簡稱C端），一般認(rèn)為蛋白質(zhì)鏈從N端走向C端。圖1.2氨基酸脫水縮合2）蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)多肽鏈無法以完全展開的一級序列形態(tài)穩(wěn)定存在于自然環(huán)境中，序列片段會在原子力作用下自然地發(fā)生螺旋、折疊以及卷曲，這種形態(tài)稱為蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。具體來講，二級結(jié)構(gòu)表示蛋白質(zhì)某一段多肽片段的局部空間結(jié)構(gòu)，是多肽鏈沿主鏈骨架原子（Cα）的空間走向，并不涉及殘基側(cè)鏈的構(gòu)象。整條蛋白質(zhì)中，二級結(jié)構(gòu)通常以一定規(guī)則循環(huán)出現(xiàn)。以PDB數(shù)據(jù)庫(ProteinDataBank，簡稱PDB)[13]中6SLL蛋白質(zhì)A鏈為例，3種二級結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。圖1.3蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)3）蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)初步形成二級結(jié)構(gòu)的多肽鏈進(jìn)一步折疊，形成一種可以長期存在于外部環(huán)境中的高度穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，稱為蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)理論上應(yīng)該具有最小的分子自由能，它是蛋白質(zhì)在進(jìn)化過程長期演化的結(jié)果。蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)由殘基序列直接決定，同時也受其所處外部環(huán)境等其它因素的影響。當(dāng)前生物化學(xué)領(lǐng)域中比較常用的測定蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)的實驗方法包含X射線晶體衍射及核磁共振波譜分析等，這

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]肺癌關(guān)鍵基因篩選及預(yù)測模型的研究[J]. 潘以紅,范雪萌,朱平.  生物學(xué)雜志. 2019(02)
[2]Mem Brain: An Easy-to-Use Online Webserver for Transmembrane Protein Structure Prediction[J]. Xi Yin,Jing Yang,Feng Xiao,Yang Yang,Hong-Bin Shen.  Nano-Micro Letters. 2018(01)
[3]球毛殼菌（Chaetomium globosum）EST生物信息分析數(shù)據(jù)庫的建立[J]. 李巖松,楊謙.  生物信息學(xué). 2006(01)

博士論文
[1]外膜蛋白功能性結(jié)構(gòu)研究[D]. 張黎.吉林大學(xué) 2017
[2]基于智能計算的蛋白質(zhì)殘基溶劑可及性和功能的分析預(yù)測[D]. 張健.東北師范大學(xué) 2017
[3]蛋白質(zhì)相互作用及其位點的特征分析與預(yù)測[D]. 劉融.華中科技大學(xué) 2009
[4]蛋白質(zhì)殘基深度、柔性和功能的預(yù)測與分析[D]. 張華.南開大學(xué) 2009



本文編號：3376550