基于氨基酸位置特异性的蛋白质loop区结构预测改进方法 - 物理学报.pdf

基于氨基酸位置特异性的蛋白质Loop区结构预测改进方法 袁飞 张传彪 周昕 黎明 An improved algorithm for prediction of protein loop structure based on position specificity of amino acids YuanFei ZhangChuan-Biao ZhouXin LiMing 引用信息Citation: ActaPhysicaSinica, ,158701(2016) DOI: 10.7498/aps.65.158701 在线阅读Viewonline: /10.7498/aps.65.158701 当期内容Viewtableofcontents: /CN/Y2016/V65/I15 您可能感兴趣的其他文章 Articlesyoumaybeinterestedin 甲型流感病毒DNA序列的长记忆ARFIMA模型 Long-memoryARFIMAmodelforDNAsequencesofinfluenza A virus 物理学报.2011,60(4): 048702 /10.7498/aps.60.048702 物理学报 Acta Phys. Sin. Vol. 65, No. 15 (2016) 158701 基于氨基酸位置特异性的蛋白质Loop 区结构预测 改进方法 袁飞 张传彪 周昕 黎明 (中国科学院大学物理科学学院, 北京 100049) ( 2016 年4 月22 日收到; 2016 年5 月13 日收到修改稿) 蛋白质loop 区的结构预测是理解蛋白质功能的重要一环, 而长loop 区的结构预测至今还是生物信息学 中的难题. 目前已经出现了多种loop 结构的算法, 其中LEAP 是预测精度最高的算法之一, 但它在长loop 区 初始主链构象采样上仍有较大的改进余地. 本文中我们将蛋白质二级结构预测算法SPINE X 与LEAP 算法 结合起来, 构建了新的主链扭转角分布图(拉氏图), 在主链初始构象采样中引入氨基酸在蛋白序列中的位置 特异性信息, 使得初始构象的采样更具针对性. 对取自CASP10 单链蛋白的loop 测试集的分析表明, 对长度 为10, 11, 12 个氨基酸的长loop 区, 改进后算法都比原始LEAP 算法的预测精度有显著提升. 这种引入氨基 酸位置特异性从而提高预测精度的思路有望进一步推广至loop 结构预测的其他算法. 关键词: loop 区结构预测, 初始主链构象, 氨基酸位置特异性, 拉氏图 PACS: 87.10.Vg, 87.15.bd, 87.15.bg DOI: 10.7498/aps.65.158701 于RNASE 折叠的工作以及大量的后续研究显示, 1 引 言 蛋白质的高级结构可能由其氨基酸序列(一级结 构) 完全决定. 因此, 可以从蛋白质的一级结构出 蛋白质是人类生命活动主要的物质承担者, 对 发, 通过计算方法预测二级或三级结构. 这一蛋白 蛋白质功能的研究一直是生物物理学的研究热点, 质结构的研究思路与实验方法形成互补. 而蛋白质的结构对其功能有决定性意义. 蛋白质结 至于蛋白质的生物功能, 除规则的二级结构 构可以划分为一级结构、二级结构、三级结构、四级 外,loop 区往往也起着非常重要的作用. loop 区通 结构等四个层次. 一级结构是组成蛋白质的氨基酸 常处于蛋白质表面, 是信号传递、蛋白质-配体识 序列. 二级结构通常指局部的规则有序的结构, 例 别等过程的重要参与者. 例如, 近年来发现loop 区 如-helix, -sheet. 多个