加權蛋白質折疊構象網(wǎng)絡的拓撲特征研究.pdf

1、蛋白質是生物功能的體現(xiàn)者，每一個蛋白質分子都有一個特定的三維結構。蛋白質的氨基酸序列包含著決定其三維結構的重要信息。但蛋白質如何從一級的氨基酸序列折疊形成具有生物學功能的三維結構人們了解得還不清楚，這個問題稱為蛋白質折疊。該問題至今尚未解決。蛋白質折疊是個異常復雜的問題，它不僅是個由熱力學引導的過程，也是一個由動力學控制的過程。人們也為此提出了各種理論和實驗的方法來研究這個問題。近年來，復雜網(wǎng)絡方法的出現(xiàn)為蛋白質折疊這個問題的研究提出了

2、一個新的思路。如何利用復雜網(wǎng)絡的方法來研究蛋白質折疊在國際上還剛剛起步，有許多問題值得進一步研究。是國際上的熱點研究領域之一。 本文對加權蛋白質折疊構象網(wǎng)絡的拓撲特征進行了研究。采集由二維短鏈在格點空間自回避行走產(chǎn)生的全部構象，并以此構建構象網(wǎng)絡。每一個構象是網(wǎng)絡中的一個點，而構象之間的轉變是網(wǎng)絡的邊。通過研究發(fā)現(xiàn)，如果忽略構象中氨基酸殘基之間的相互作用，則構象網(wǎng)絡只有小世界網(wǎng)絡的性質而沒有無標度網(wǎng)絡的特性，而當我們考慮構象中

3、氨基酸殘基之間的相互作用，并以此構建加權構象網(wǎng)絡，研究發(fā)現(xiàn)此加權構象網(wǎng)既有小世界網(wǎng)絡的特征又具有無標度網(wǎng)絡的特性。這個結果說明能量對網(wǎng)絡拓撲的形成起著重要作用。加權構象網(wǎng)絡的“無標度”拓撲特征說明在蛋白質折疊過程中，重要構象的分布具有層次性，而蛋白質在折疊過程中更傾向于選擇這些重要的構象做為折疊路徑中的構象，而不是在構象空間中隨機搜索，預示蛋白質折疊是沿著一定的路徑進行的。構象網(wǎng)絡的無標度拓撲特征是由其度分布的冪律形式所刻畫的。為研究加

4、權構象網(wǎng)絡的拓撲特征和蛋白質折疊動力學之間的關系，論文考察了加權構象網(wǎng)絡度分布的冪指數(shù)和參數(shù)Z-SCORE參數(shù)之間的關系。Z-SCORE這個參數(shù)經(jīng)常被用來表述給定的一條序列多大程度上是一條天然序列，即是否具有熱力學穩(wěn)定性、相對較快的折疊速度和較強的抗突變能力。研究發(fā)現(xiàn)加權構象網(wǎng)絡度分布的冪指數(shù)和參數(shù)Z-SCORE參數(shù)這二者之間有很好的相關性。由于冪指數(shù)刻畫的是構象網(wǎng)絡的拓撲性質，而Z-SCORE則刻畫鏈的動力學性質，二者之間良好的相關性

5、說明網(wǎng)絡的拓撲性質對蛋白質折疊動力學有深刻影響?；谀芰康匦蚊胬碚摻o出了這種相關性的物理含義。考察了加權構象網(wǎng)絡的模塊化性質。網(wǎng)絡的模塊化指的是網(wǎng)絡中有一部分點做為一個集合，在這個集合內部，點之間的連接很緊密，而集合之內的點和集合外面的點連接很稀疏。首先，利用模塊化算法得出加權構象網(wǎng)絡的模塊化系數(shù)Q，并研究了Q值和Z-SCORE值以及Q值和網(wǎng)絡冪指數(shù)的關系。研究發(fā)現(xiàn)，加權構象網(wǎng)絡有顯著的模塊化結構，而且Z—SCORE值和Q值呈負相關，這