论文部分内容阅读
本文主要针对应用复杂网络理论并结合分子动力学模拟识别蛋白质折叠中的关键残基,以及网络拓扑性质对蛋白质折叠动力学的影响等方面进行了讨论。
第一章是序言部分。主要讲述了蛋白质的组成及结构;蛋白质折叠问题的由来、折叠路径问题、折叠中的动力学假说、热力学假说以及折叠过程情况;复杂网络理论在蛋白质折叠中的应用进展情况。
第二章介绍了复杂网络的理论基础。首先介绍了复杂网络的几个重要的静态几何量,其中包括度及其分布、最短路径、集聚系数等等;其次分析了几个重要的复杂网络模型,主要包括规则网络、随机网络、小世界网络、无标度网络。
第三章应用小世界网络方法并结合分子动力学模拟识别了小蛋白的疏水核残基和折叠核残基。首先,从蛋白质结构数据库中选取91个涵盖四种不同结构类型的蛋白质并将其模拟为氨基酸残基网络,通过计算网络特征量证实其均具有显著的小世界特性。然后以GB1,LB1,SH3小蛋白为研究对象,由其天然态的氨基酸残基网络的介数分布识别其疏水核残基;其次,通过对GB1和C2小蛋白分别执行高温去折叠的分子动力学模拟并将氨基酸残基分为疏水和亲水两类,分析了GB1和CI2两小蛋白在去折叠路径中三个不同时态疏水残基和亲水残基之间的连接变化;最后,通过构象成簇分析确定了折叠过渡态,并通过分析介数分布从而识别了GB1和CI2两小蛋白的折叠核残基。
第四章通过网络方法研究了长程和短程相互作用对二态和三态蛋白质的拓扑特征和折叠动力学的影响。首先构造了三种不同尺度的网络:蛋白质结构网络(PSN),长程相互作用网络(LIN),短程相互作用网络(SIN);其次系统研究了蛋白质天然结构在三种不同类型网络中的集聚系数、最短路径、平均度、度分布以及节点度的匹配混合特性;最后揭示了三种不同类型网络中一般的网络参数与蛋白质折叠速率(Inkf)和拓扑参数接触序(CO)之间的关联性,讨论了长程和短程相互作用在二态和三态蛋白质不同折叠机制中的影响。
第五章对论文所作工作进行了总结。