内向整流钾离子通道与PIP2结合位点相关性研究

摘要

随着科学迅猛发展，人类基因组已经被逐渐破译，构成生命的图谱会呈现在人类面前，采取基因制造药物治疗更多的疾病已经不是一种向往。当代人类的计算机科学也在日新月异的变化，生物信息学这一门综合学科也就此诞生。其中，利用生物信息学研究离子通道，作为一个重要研究方向出现在人们的视线中。内向整流钾离子通道是钾离子通道的一种，存在于多种结构中，目前对于结合位点的研究主要有分子动力学模拟，晶体结构分析等。它主要分布于心肌、骨骼肌、平滑肌，在生物体中起到维持细胞静息电位、调节血管平滑肌舒缩等功能。内向整流钾离子通道的功能依赖于磷脂酰肌醇4,5二磷酸(phosphatidylinositol(4,5)bisphosphate,PIP2)。因此利用序列分析方法，对于揭示结合位点处氨基酸规律，分析结合位点在序列中的位置有着较为重要的实际意义。
　　本文对SWISS-Prot数据库进行了筛选，选取了Kir1.x-Kir7.x,16个亚家族成员，共计64条序列。每条序列长度平均都大于350个氨基酸残基，为了分析结合位点，需要整合有关于氨基酸的物理化学性质，大致分为氨基酸的带电性、氨基酸酸碱性、氨基酸亲疏水性和氨基酸的二级结构倾向性、自由能值等。并对结合位点氨基酸和结合位点周围氨基酸规律利用序列比对和统计学方法进行分析。通过Kir通道与PIP2结合位点建模分析得到以下结论，首先对已构建的Kir通道数据库进行序列比对,以文献中已测得结合位点的 Kir通道为基准，发现结合位点和结合位点周围氨基酸具有高度的保守型，并且周围的氨基酸呈碱性，形成一个碱性基团，并且本文还分析得出了Kir通道与PIP2结合位点在空间上连续，在序列上不连续，大致分为三个区域，经过分析得出的序列中阈值区域内的结合位点与实验已测得Kir通道结合位点一致，并适用于其他Kir通道。

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第一章 绪论

第二章 相关知识介绍

2.1生物信息学概述

2.2 离子通道介绍

2.3 内向整流钾离子通道（Kir）的简介

2.3.1 Kir通道的结构及其基本特征

2.3.2 Kir通道的分类及其主要功能

2.4 氨基酸结构和功能

第三章 研究方法

3.1 序列比对

3.1.1 多序列比对介绍

3.1.2 多序列比对软件介绍

3.2 多元线性回归

第四章 Kir通道与PIP2结合位点分析

4.1数据收集

4.1.1蛋白质数据库

4.2数据库建立

4.2.1序列筛选

4.2.2 结合位点区域

4.3 Kir通道与PIP2结合位点分析

4.3.1 多元线性回归分析结合位点

4.3.2 二联体频率分析结合位点

第五章 结果与展望

参考文献

附录A

附录B

致谢