基于AFP的蛋白质结构比对算法研究

摘要

人类基因组计划的完成宣告人类已经获取了人类的基因遗传序列。随着人类遗传研究的不断深入，研究者发现并提出生物学中心法则，该理论认为遗传物质 DNA是通过指导蛋白质的生成来发挥其遗传作用，而不是直接控制人体的遗传体征。于是，关于蛋白质的研究成为生物学的研究重点。生物学界普遍认为蛋白质结构决定其功能，所以分析蛋白质的结构是了解蛋白质的功能的基石；其中，发现蛋白质结构间的相似性是认识蛋白质之间的功能的相似性和亲缘关系的基础。
　　在关于蛋白质结构的研究中，由于蛋白质的结构十分复杂，加之目前大量的已知的蛋白质结构，这使得人工比较蛋白质间结构的相似性相当困难。在生物信息学中，计算机被用来研究蛋白质的结构。其中，如何通过计算机寻找蛋白质结构的相似性，即蛋白质结构比对算法，是一个十分重要的研究课题。目前已经有大量的比对蛋白质结构的算法被提出，比如CE，DALI，TM-align，FATCAT等，而这些算法在寻找蛋白质结构的相似性方面都存在着局限性，都还存在较大的提升空间。
　　有鉴于此，在本文简要地介绍了目前广泛使用的6种优秀的蛋白质结构比对算法后，其中包括 DALI，CE，FATCAT，TM-align，FlexProt和FlexSnap，提出了两种基于不同方法的蛋白质结构比对算法：算法VALAFP和算法 FlexVAFP。在两种算法中，两者都是基于长度可变的局部相似片段（Aligned Fragment Pairs，AFP）的蛋白质结构比对算法。只是前者是将蛋白质当作没有形变的理想刚体；后者考虑蛋白质在实际中可能出现的结构上的变化。论文中的两种算法在寻找蛋白质局部相似性的过程方面都做了较大的改进。最后，在算法的性能评估中，与已有的优秀蛋白质结构比对算法相比，文中的两种算法都能够很好地寻找到蛋白质相似结构，并且在执行效率上有很大的提升。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 研究工作背景

1.2 蛋白质结构比对的科研价值和实际应用价值

1.3 蛋白质结构比对算法发展历史及现状

1.4 主要研究工作

第二章 六种主流的蛋白质结构比对算法的介绍

2.1 蛋白质结构比对算法通用的结构模型

2.2 目前主要流行的算法

第三章 VALAFP算法

3.1 算法VALAFP的实现

3.2 实验结果及性能评估

3.3 关于算法VALAFP的总结

第四章 FlexVAFP算法

4.1 算法FlexVAFP的实现步骤

4.2 性能评估及实验数据分析

4.3 实验总结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢