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摘要：蛋白质的结构多样性决定了其功能的多样性，预测蛋白质三维结构对疾病探讨和药物开发都有着重要的作用。本论文将运动学运用于蛋白质loop闭合不足，又将其扩展至制约蛋白质loop拓扑结构。循环坐标下降法和雅可比矩阵法是运动学中的两种常用的数值策略，本论文实现并设计实验比较了两种策略在解决蛋白质loop闭合不足上的效率和效果。结果表明，循环坐标下降法相比于雅可比矩阵法，效率和闭合率都要高许多。在循环坐标下降法的基础上，本论文开发了一种制约蛋白质loop区域拓扑结构的运动学策略――TSCCD，这种策略通过指定任意数目的向导原子及其目标来达到制约loop区域拓扑结构的目的。运用TSCCD，本论文实现了对封闭肽段的两种运动模拟――“机械转动”和“随机游走”。前者使一段loop绕固定的轴转动，后者则可以进行loop的轻微扰动。对于机械转动，本论文成功地在1.29A2.43A的精确度上描述了预测目标以apo态向holo态的柔性转变。对于随机游走，可以运用于预测蛋白质loop在天然环境中的运动方式。对于测试案例，能够很好地模拟出了晶体结构中所观察到的柔性方式。在距离holo态最近的时刻分别达到了0.59A1.69A的精确度。关键词：蛋白质结构预测论文运动学论文蛋白质loop区域闭合论文拓扑结构论文柔性论文
摘要4-5
Abstract5-10
第一章 引言10-14
1.1 课题背景10-11
1.2 探讨内容11-12
1.3 探讨作用12-13
1.4 本论文组织结构13-14
第二章 蛋白质loop结构预测与运动学14-24
2.1 蛋白质结构预测14
2.2 蛋白质loop区域预测14-16
2.2.1 蛋白质loop的柔性16
2.3 运动学16-23
2.3.1 运用运动学于蛋白质loop结构预测17-18
2.3.2 循环坐标下降法18-21
2.3.3 雅可比矩阵策略21-23
2.4 本章小结23-24
第三章 基于运动学的蛋白质loop结构预测策略设计24-33
3.1 循环坐标下降法与雅可比矩阵法的比较与浅析24-26
3.1.1 测试集24
3.1.2 实验设计与结果24-26
3.2 循环坐标下降法的一般化扩展26-29
3.3 两阶段CCD――TSCCD：封闭肽段的拓扑制约29-32
3.4 本章小结32-33
第四章 基于运动学的蛋白质loop结构预测实践33-49
4.1 旋转：封闭肽段的机械转动33-37
4.1.1 设计与策略33-34
4.1.2 结果34-37
4.2 随机游走：封闭肽链的“连续”运动37-47
4.2.1 设计与策略37-39
4.2.2 loop摆动的模拟39-41
4.2.3 apo态和holo态的转变预测41-47
4.3 本章小结47-49
第五章 总结与展望49-51
5.1 工作总结49
5.2 探讨展望49-51