蛋白質分子場的建模及特征分析.pdf

1、蛋白質是生命大廈的重要基石，揭示蛋白質結構與功能之間的關系對于預測蛋白質-蛋白質相互作用、蛋白質識別和藥物設計等有著重要意義。眾多來自生物、化學、數學、物理、計算機等領域的科學家們從蛋白質結構和其他角度出發(fā)，借助于生物信息學、計算生物學、信息科學、計算化學等手段，對這一問題開展了深入的研究。
　　 蛋白質功能與蛋白質體系的多種作用力和體系能量密切相關。但現有的蛋白質幾何模型缺乏對分子的運動、分子勢能場的有力刻畫，難以描述生物分子

2、的活性及動態(tài)功能。我們將蛋白質分子描述為包含多種作用力的原子系統(tǒng)，構建原子尺度上描述分子體系能量的勢能場(即分子場)，并從分子場出發(fā)，分析蛋白質結構和功能之間的關系。本文介紹了我們在蛋白質分子場建模與觸覺感知、疏水區(qū)塊識別以及蛋白質分子場重構方面的研究工作。主要包括：
　　 ·提出了一種蛋白質分子場建模方法。我們采用離散的三維標量場記錄蛋白質與探針之間的相互作用。從蛋白質三維結構出發(fā)，以分子力學為基礎，采用改進的勢能函數計算蛋白

3、質分子與探針之間的范德華相互作用和靜電相互作用，構建了原子尺度上的蛋白質分子場。
　　 ·提出了一種通過觸覺感知蛋白質分子場的方法。我們將蛋白質大分子的分子場與觸覺設備相結合，通過觸覺去感知蛋白質分子與探針之間的相互作用，同時，將分子場中的勢能映射到蛋白質分子表面，從視覺上給用戶以有關蛋白質分子場的感性認識。
　　 ·提出了一種探測蛋白質表面疏水區(qū)塊的方法?；凇坝H碳疏水”理論，我們將蛋白質分子表面細分成多個區(qū)域，基于分

4、子場計算碳原子與蛋白質分子表面每個區(qū)域的平均作用力，尋找蛋白質分子表面與碳原子作用力最強的區(qū)域及對應的氨基酸殘基，以此探測蛋白質的疏水區(qū)塊。
　　 ·提出了一種蛋白質分子場重構的方法。我們采用7方向Box樣條對蛋白質分子場進行重構，通過把Box樣條轉化為Bezier表示計算Box樣條。重建函數為二階分片4次多項式，可在此基礎上進行微分分析和操作。同時，我們分析了μ對重構精度的影響。
　　 我們選取了幾個具有典型生物化學意