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第1卷第2 9期 20 0月 02 5

工程数学学

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文章编号：0 53 8 (0 2 0—0 31 1 0—0 5 2 0 )20 1一0

蛋白质结构预测的优化模型与方法 唐焕文，靳利霞，计明军 (大连理工大学应用数学系，大连 1 6 2 ) 1 0 3 摘要：从头预测方法是一种主要的蛋白质空间结构预测方法 .其核心内容是恰当地建立并求解一个复杂 的全局优化问题。4 0年来，然也取得了许多研究成果 .虽但该问题的研究始终没有克服两个方面的困难、如何找到一十表征蛋白质结构与能量关系的势能函数和一种有效的全局优化方法。主即要介绍了蛋白质结构预测的优化模型和方法。 关键词：头预测；从势能函数；化模型；优能量极小化；象搜索构分类号： MS 20 ) 2 2 A (0 0 9 I 0 3中国分类号： 2 4TB 1 0 2; I文献标识码： A

1引

言

核酸和蛋白质是分子生物学和生物信息学研究的核心内容，随着人类基因组测序工作的完成，白质与核酸的功能研究已经提到日程上来，标志着功能基因组，蛋这即后基因组时代的到来。后基因组时期的两大任务是基因组的诠释评估和功能解析。蛋白质结构预测是基因组功能研究中的重要内容，目前生物信息学中亟待解决的问题。首先，白质的功能是蛋和结构具有密切的关系，只有处在一定的空间结构中蛋白质分子才能够发挥其特定的功能 l,白质结构与功能的研究一直是分子生物学的核心问题之一；次，序速度与结构 I蛋 1其测测定速度的悬殊使预测蛋白质结构成为必要，截止 2 0 0 1年 1 2月蛋白质序列数据库 PI中 R 序列超过了 2 4 0 0,白质结构数据库 P B中结构已知的蛋白质仅大约 1,0 7,0条蛋 D 7 0 0个，而且这一差距仍在不断增加；0世纪 5—6 2 0 0年代， nlsn等根据变性核糖核酸酶 A在一定 Af e n条件下可以自发地再折叠形成天然酶分子的实验提出蛋白质分子的一级序列完全决定其空间结构的著名论断 l, I这使得根据蛋白

质的一级序列预测相应空间结构成为可能。 1 蛋白质结构预测方法通常可分为三类 j同源模建方法、叠识别方法和从头预测方：折 法。同源模建 ( mo g u Ho l o sMo en )目前应用较成功的一种方法。蛋白质根据序列同 o dl g是 i

源性可以分成不同的家族，列同源性大于 3%的蛋白质可能由同一祖先进化而来，为序 0称同源蛋白质。同源蛋白质通常具有相似的结构和功能，以利用结构已知的同源蛋白质可所以建立待预测序列的结构模型，然后用理论计算进行优化一 1 5。但是对于序列同源性小于 收稿日期：0 11.5作者简介：焕文 (9 5年 1月生 )男，士，授 20 .22唐 16,学教基金项目：家自然科学基金资助项目(00 0 3国 91 3 3 )