基于小波分析的膜蛋白跨膜区段序列分析和预测

摘要

膜蛋白是一类结构独特的蛋白质,在各种细胞中普遍存在,发挥着重要的生理功能.目前仅有少数膜蛋白的结构被实验测出,因此用计算机预测膜蛋白的结构是蛋白质结构预测的主要研究内容之一.膜蛋白一般在膜上形成保守的跨膜螺旋结构,序列特征明显,比较适合用预测的方法确定跨膜螺旋区段的位置.国际上已有一些研究者用人工神经网络方法、多序列比对方法和统计方法进行了预测尝试,取得了一定的成功经验.我们对蛋白质序列数据库中的膜蛋白以及包含跨膜螺旋区段的膜蛋白的序列特征进行了统计分析,并基于统计分析的倾向性因子采用小波分析方法预测蛋白质序列上可能的跨膜螺旋区段和跨膜螺旋区段的拓扑布局.在统计分析中,我们根据蛋白质与膜的拓扑关系将序列分为跨膜螺旋区、非跨膜螺旋区两个特征结构区段,分别统计了氨基酸残基在这些区段中的分布,计算了它们在不同结构区段中的倾向性因子.在预测中,倾向性因子成为打分的主要依据,我们利用小波变换的分析方法对倾向性因子序列进行滤波.利用60个已知跨膜螺旋区段位置的蛋白质作为测试集检验小波分析的预测方法,实验结果表明这种预测方法具有较高的准确性.