本文關(guān)鍵詞：基于序列的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：從急劇膨脹的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)信息中分析其結(jié)構(gòu)和生物功能是后基因組時(shí)代面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類型能直觀描述蛋白質(zhì)的完整空間折疊結(jié)構(gòu)模式,是解釋蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的重要信息來(lái)源,為相關(guān)生物技術(shù)的發(fā)展提供了理論依據(jù)。然而確定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類型的傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)方法不僅周期長(zhǎng)而且成本高,所以利用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)快速有效的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)模型與實(shí)驗(yàn)方法互為補(bǔ)充將是一項(xiàng)非常有意義的工作。本文以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)為研究背景,基于統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別的理論與方法,深入研究了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)中的特征表示問(wèn)題,主要成果有：(1)本文提出了基于蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)信息的特征表示方法。該方法在預(yù)測(cè)的線性二級(jí)結(jié)構(gòu)序列基礎(chǔ)上,從二級(jí)結(jié)構(gòu)含量、順序和距離三個(gè)角度分別設(shè)計(jì)反映二級(jí)結(jié)構(gòu)元素含量及其空間排列方式的特征,特別是大量與二級(jí)結(jié)構(gòu)片段相關(guān)的距離特征。通過(guò)四個(gè)低序列相似性數(shù)據(jù)集上與其它基于二級(jí)結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)方法對(duì)比結(jié)果表明,這種基于二級(jí)結(jié)構(gòu)含量、順序和距離設(shè)計(jì)的特征表示方法更能有效地描述蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的空間排布信息,其總體分類準(zhǔn)確率以及α/β類和α+β類分類準(zhǔn)確率有著不同程度的提高,是一種有效的特征表示方法。另外,為了研究蛋白質(zhì)罕見(jiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)性能的影響,設(shè)計(jì)了9個(gè)基于罕見(jiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)的特征,實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明罕見(jiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)信息可以有效的改進(jìn)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)模型的性能。(2)本文提出了基于蛋白質(zhì)序列進(jìn)化信息的特征表示方法。蛋白質(zhì)進(jìn)化信息反映了蛋白質(zhì)序列中各個(gè)位置的氨基酸殘基在進(jìn)化過(guò)程中的保守性,這對(duì)揭示蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有重要意義。從蛋白質(zhì)氨基酸序列出發(fā),由PSI-BLAST預(yù)測(cè)獲取相應(yīng)的位置特異性打分矩陣,設(shè)計(jì)了五種蛋白質(zhì)氨基酸進(jìn)化差異公式用于蛋白質(zhì)序列特征表示。兩個(gè)低序列相似性數(shù)據(jù)集上的預(yù)測(cè)結(jié)果顯示了本文提出方法的有效性。此外,研究了基于二級(jí)結(jié)構(gòu)和進(jìn)化信息的多特征融合的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)方法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明有效的特征融合確實(shí)可以顯著改善原有基于單一信息來(lái)源的特征預(yù)測(cè)模型的分類準(zhǔn)確率,這為基于多源信息特征融合來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類提供了新思路。
【關(guān)鍵詞】：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類 二級(jí)結(jié)構(gòu) 位置特異性打分矩陣 支持向量機(jī)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q51
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 蛋白質(zhì)基礎(chǔ)理論知識(shí)12-20
• 1.2.1 蛋白質(zhì)的層次性結(jié)構(gòu)12-16
• 1.2.2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類16-20
• 1.3 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)概述20-24
• 1.3.1 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)問(wèn)題20
• 1.3.2 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-24
• 1.4 本文的主要工作24-27
• 2 材料和方法27-37
• 2.1 數(shù)據(jù)集27-29
• 2.2 分類算法29-31
• 2.3 分類算法的性能評(píng)估31-34
• 2.3.1 分類算法性能評(píng)估方法31-33
• 2.3.2 分類算法的性能評(píng)估指標(biāo)33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-37
• 3 基于二級(jí)結(jié)構(gòu)信息的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)方法37-63
• 3.1 引言37
• 3.2 基于二級(jí)結(jié)構(gòu)信息的蛋白質(zhì)特征表示方法37-48
• 3.2.1 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)37-39
• 3.2.2 蛋白質(zhì)特征表示39-46
• 3.2.3 特征選擇46-48
• 3.3 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)分類算法設(shè)計(jì)48-50
• 3.4 結(jié)果與討論50-61
• 3.4.1 本章蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)方法的結(jié)果50-53
• 3.4.2 特征分析53-55
• 3.4.3 與現(xiàn)有其它方法比較55-57
• 3.4.4 多種分類算法預(yù)測(cè)比較57-58
• 3.4.5 罕見(jiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)特征對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)性能的影響58-61
• 3.5 本章小結(jié)61-63
• 4 基于序列進(jìn)化信息的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)方法63-89
• 4.1 引言63-64
• 4.2 基于序列進(jìn)化信息的蛋白質(zhì)序列特征表示方法64-69
• 4.2.1 位置特異性打分矩陣64-66
• 4.2.2 蛋白質(zhì)序列特征表示66-69
• 4.3 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類預(yù)測(cè)分類算法設(shè)計(jì)69-70
• 4.4 結(jié)果與討論70-78
• 4.4.1 五種序列表示方法的比較70-74
• 4.4.2 特征分析74-75
• 4.4.3 與現(xiàn)有其它方法比較75-77
• 4.4.4 多種分類算法預(yù)測(cè)比較77-78
• 4.5 融合二級(jí)結(jié)構(gòu)信息和進(jìn)化信息預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)類78-86
• 4.5.1 蛋白質(zhì)序列特征表示78-81
• 4.5.2 結(jié)果與討論81-86
• 4.6 本章小結(jié)86-89
• 5 總結(jié)與展望89-93
• 5.1 工作總結(jié)89-90
• 5.2 研究展望90-93
• 參考文獻(xiàn)93-105
• 附錄105-113
• 致謝113-115
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷115-117
• 攻讀博士學(xué)位期間學(xué)術(shù)論文完成情況117

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本文編號(hào)：391953