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蛋白质的三维结构决定其生物功能，拓扑是对蛋白质结构的高层描述。预测蛋白质的核心拓扑模式，不仅有助于解构蛋白质三维结构，而且有助于设计和改造药物结构。本文面向蛋白质结构的预测，研究蛋白质结构拓扑建模技术，一是基于折叠模式的蛋白质拓扑建模及其应用，二是一类特定蛋白质的拓扑建模及其应用。
折叠模式是蛋白质结构拓扑的一种分类表达。本文利用一个基于SCOP结构库折叠模式预测器输出的待测蛋白质的折叠模式，将SCOP中相同折叠模式的蛋白质结构作为生成片段库的重要基础，生成了高质量的片段库。将这种片段库应用于蛋白质结构预测中的一些难题，表明采用本文方法的片段库很好地提高了结构预测的精度。
蛋白质中一类特殊的G蛋白偶联受体(GPCR)具有特定的拓扑，GPCR特有的7个α跨膜螺旋决定了它的主要拓扑特征。本文基于一种预测跨膜螺旋二维结构的方法，抽取出跨膜螺旋空间距离约束，同时又总结出跨膜螺旋与膜的朝向以及在膜中的倾斜角度两种约束，以此为基础开发了一个应用了三种拓扑约束的跨膜螺旋堆积方法。将开发的方法应用于最新的测试中，结果表明，本文提出的方法对跨膜螺旋结构的预测准确度有了一定的提高。
通过计算机方法利用蛋白质折叠模式的拓扑，为组装蛋白质片段提供了高质量的搜索空间；而对GPCR拓扑进行建模及其相关的螺旋堆积方法，对GPCR对接等许多后续应用提供了有用的工具。