含特殊小分子的蛋白质结构预测研究

摘要

蛋白质中通常包含一些不同于配体的特殊小分子。这些特殊小分子在实现蛋白质生物活性以及在蛋白质结构的确定上扮演着重要角色，如水分子和铜离子。在计算预测蛋白质结构时，此类特殊小分子一般不会被显式地考虑进计算过程。将此类小分子引入蛋白质结构预测对于获得更精准的模拟结构有着重要意义。本文对含水或铜的蛋白质结构预测进行了初步研究。
　　水分子对于蛋白质而言一般是作为溶剂环境存在，而在蛋白质与配体结合口袋中，少量的界面水分子的存在直接通过空间占据和氢键作用影响着蛋白质配体复合物的结合模式，将结合口袋中的水分子纳入蛋白质配体对接过程，将有助于获得更精确的复合物结构。本文将界面水分子显式地纳入对接过程，并赋予水分子一定的柔性，利用水分子的空间占据和氢键能量来影响蛋白质配体对接。四组对接试验证明，显式引入水分子能帮助获得更精确的预测结构。
　　真实的配体小分子结合到蛋白质的过程中，一般会引起蛋白质结构的变化，称之为受体柔性。本文在引入界面水分子的情况下，将受体柔性也纳入对接过程，从全局柔性和受体界面骨架柔性两方面来实现柔性过程，从而能更准确地模拟真实世界中蛋白质配体的对接过程，在两组交叉对接试验中，本文方法表现出令人满意的精度。
　　铜离子在蛋白质中呈现特定的几种结合模式，形成一定的空间几何特性。本文通过对含铜蛋白的统计分析，获得铜的两种空间几何模型，并尝试将所获得的铜的空间几何模型应用到含铜蛋白的结构预测中去。结果显示铜的空间几何模型的引入对于改善含铜蛋白结构预测精度有一定的帮助。

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第一章 引言

1.1 课题背景

1.2 研究内容

1.3 研究意义

1.4 本文的组织结构

第二章 水分子与铜离子研究现状及相关方法

2.1 蛋白质结构简介

2.2 水分子研究现状及常用方法

2.3 蛋白质配体对接柔性

2.4 铜离子的研究现状及方法

2.5 Rosetta之相关方法

2.6 本章小结

第三章 含有显式水分子的蛋白质配体对接研究

3.1 问题描述

3.2 材料与方法

3.3 结果

3.4 讨论与结论

3.5 本章小结

第四章 含有水分子的柔性交叉对接研究

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 含铜蛋白结构研究初探

5.1 引言

5.2 材料和方法

5.3 结果和讨论

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 研究展望

参考文献

发表文章目录及参与科研项目

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