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蛋白质分子表面构建与静电势分析

作　者: 王智广
导　师: 彭群生
学　校: 浙江大学
专　业: 应用数学
关键词: 蛋白质分子表面原子拓扑结构图分子表面分子吸附取向苯环结合位点静电势
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

蛋白质是生命的物质基础,研究蛋白质分子具有重要的意义。这主要体现在：首先,蛋白质是细胞中的主要功能分子,大多数的生命功能都需要蛋白质来调控。其次,蛋白质也是细胞中含量最为丰富的分子之一。因此,蛋白质分子的功能和结构的研究一直是生命科学研究的热点。蛋白质分子结构决定其功能。特别的,分子表面原子之间的结构对功能影响极大。另外,在研究蛋白质分子时,分析静电势场是一个主要的手段。本文从上述两个方面对蛋白质进行分析。在前人构建的蛋白质分子表面原子拓扑结构SASG的基础上,本文提出了表面原子图SAG的数据结构和相关算法,通过构建SAG并且搜索SAG的表面原子连通子图,找到真正的表面原子,去掉了由于SASG计算所包含的一些多余的原子。在提取表面原子的基础上,构建了蛋白质分子的溶剂外部曲面(Solvent Excluded Surface, SES),结果表明用新的方法构建的SES更符合其定义。另外,我们把提取的表面原子还应用到搜索蛋白质分子吸附取向等问题的研究中,结果表明本文的方法是高效而且是有意义的。本文还详细的叙述了在研究结合态配体小分子的芳香环静电势能的发现。通过分析大量的已知复合物结构,我们发现芳香环上的碳原子处的静电势比同一分子当中甲基和亚甲基上的碳原子处的静电势要高。运用这一发现,可以大大提高分子对接的效率和准确度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-18
  1.1 蛋白质分子三维几何结构  9-13
    1.1.1 蛋白质分子四级结构  9-10
    1.1.2 蛋白质分子结构获取方法  10-11
    1.1.3 蛋白质分子三维结构表示方法  11-13
    1.1.4 蛋白质分子数据库  13
  1.2 蛋白质分子的静电势  13-17
    1.2.1 静电势和静电势能的定义  14-15
    1.2.2 蛋白质分子静电势的计算  15-17
  1.3 本文的主要工作  17
  1.4 本文的章节安排  17-18
第二章蛋白质分子表面原子的提取及应用  18-38
  2.1 引言  18
  2.2 蛋白质分子表面原子的定义和拓扑结构  18-21
    2.2.1 蛋白质分子表面的定义  18-19
    2.2.2 蛋白质分子表面原子的定义  19
    2.2.3 拓扑结构  19-21
  2.3 蛋白质分子表面原子图(SAG-surface atoms graphic)  21-25
    2.3.1 分子表面原子图SAG的定义  21-22
    2.3.2 分子表面原子图SAG的构建  22-24
    2.3.3 分子表面原子图SAG的搜索  24-25
  2.4 分子内空腔例子的展示  25-27
  2.5 实验结果  27-28
  2.6 表面原子在构建分子表面中的应用  28-29
  2.7 表面原子在分子静电势场分析中的应用  29-30
  2.8 表面原子在蛋白质对生物材料表面吸附中的应用  30-37
    2.8.1 马尔科夫链Monte Carlo(MCMC)简介  31-34
    2.8.2 搜索蛋白质分子吸附取向的方法  34-35
    2.8.3 蛋白质分子吸附取向的实验结果  35-37
    2.8.4 讨论  37
  2.9 本章小结  37-38
第三章蛋白质分子结合位点静电势特征分析  38-56
  3.1 引言  38
  3.2 静电势的应用  38-40
  3.3 本文方法  40-43
  3.4 实验结果  43-54
    3.4.1 例子展示  44-52
    3.4.2 protein-DNA实验结果  52-54
  3.5 讨论  54-55
  3.6 本章小结  55-56
第四章总结与展望  56-58
  4.1 总结  56-57
  4.2 展望  57-58
参考文献  58-62
致谢  62

蛋白质分子表面构建与静电势分析

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