收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

生物大分子序列、结构及活性的计算模拟

刘晓庆  
【摘要】: 随着人类基因组计划的完成及计算机技术的迅速发展,生物信息学已成为研究热点。生物信息学的研究内容非常丰富,它主要是把基因组DNA序列的信息分析作为源头,在获得蛋白质编码区的信息后进行蛋白质空间结构的模拟和预测,最后依据特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。本文以生物大分子序列和结构为处理对象,以序列相似性分析、结构聚类、结构与活性之间的关系以及药物设计为研究内容,针对现有的序列比较和结构比较方法存在的问题,提出了新的序列比较和结构聚类分析方法;为揭示生物分子结构与活性之间的关系,利用量子化学方法研究了环肽Dichotomins A和B的结构与活性之间的关系,并用基于分子力场的分子动力学模拟分别研究了环肽Stylopeptide 1在不同溶剂中构象的变化情况和HIV-1蛋白酶及其抑制剂的作用机制。 本文主要内容如下: 首先,针对原有图形表示及不变量方法所伴随的退化现象、计算复杂、碱基之间的信息丢失等缺陷,以DNA相邻的核苷酸碱基对为基础,提出了一种新的图形表示(PNN曲线)及不变量(y-M)方法。利用该方法分析了11个物种β-球蛋白基因的第一个外显子的编码序列,发现PNNs分布的差异有助于研究11个物种间的亲缘关系;Gallus和Opossum均与其它物种的相似度较差,而Human、Gorilla和Chimpanzee这三个物种相似度比较高,这符合已有的进化事实。与传统的图形表示相比,PNN曲线主要有以下两点优势:(1)曲线本身不会出现交叉和重叠现象,而且考虑了相邻碱基间的信息,从而避免了一些生物信息的丢失;(2)它对序列中碱基突变更敏感。此外,本文又采用环肽重心坐标所构成的三元向量、E矩阵和L/L矩阵标准化的最大特征值三种不变量方法对八个空间构象特征已知的环肽进行聚类分析,通过比较发现,L/L矩阵的标准化的最大特征值最适合对环肽构象进行聚类分析。 其次,采用量子化学的方法对环六肽Dichotomins A和B的初始结构进行优化,并计算Dichotomin B优化结构的13C化学位移,比较研究Dichotomins A和B的结构与活性之间的关系。计算结果表明,分子内氢键和β-转角可能是维持两种环肽A和B空间结构的主要因素;对两种环肽的结构进行比较发现,它们都有两个分子内氢键,但A的优化结构中有两个β-转角,而B中只有一个β-转角。这种结构上的差异可能是导致A和B的活性不同的主要原因。 再次,采用分子动力学模拟的方法研究了不同溶剂(水和甲醇)对环肽Stylopeptide1构象和活性的影响。模拟结果表明,Stylopeptide 1在甲醇溶剂中一直有一些氢键和β-转角存在,而在水溶剂中却没有。溶剂环境对Stylopeptide 1构象的影响很可能是它表现出不同活性的原因。 最后,采用分子动力学模拟的方法对CRF01_AE型人类免疫缺陷病毒蛋白酶-1及其突变体与药物洛匹那韦(LPV)和奈非那韦(NFV)的作用机理进行了研究。计算模拟的结果表明,V82F突变使79位残基所在的环形区域构象发生改变,导致残基D25和150'的侧链发生扭转及活性口袋构象发生不对称性扭曲,从而使得LPV的一些原子位置发生偏移,因此削弱了LPV与活性口袋处一些残基的作用力,降低了它与蛋白酶结合的亲和性。蛋白酶抑制剂分子中十二水合异喹啉环、2,6-甲基苯甲酰胺以及N2原子的存在有利于抑制剂与蛋白酶的结合。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈伟;段武彪;贺春英;李桂平;;非对称酞菁作为荧光探针的研究与展望[J];医学信息;2005年12期
2 石振华;周悦寒;常彦忠;;生物大分子的类型[J];生物学通报;2010年01期
3 武义;;在原生动物体内发现神经肽[J];生物学通报;1992年11期
4 赵善楷;;分析生物大分子物质的新方法——激光解吸飞行时间质谱分析[J];生命的化学;1993年06期
5 何艮,麦康森;贝类生物矿化中的生物大分子与分子识别[J];生物化学与生物物理进展;1999年04期
6 刘丹,郭振,王振兴,张凝,姚雪彪;纳米生物学研究中的新技术[J];世界科技研究与发展;2005年01期
7 魏志勇;臧黎慧;范我;李明;;利用中子散射研究生物材料[J];核技术;2006年09期
8 郑春和;;高中生物学新课程标准教学研讨“细胞的分子组成”的教学构思[J];生物学通报;2006年08期
9 ;安捷伦科技发布生物大分子专用的BioHPLC系列色谱柱[J];中国仪器仪表;2010年05期
10 林忠平;生物大分子和亚细胞结构的分离[J];植物学通报;1984年Z1期
11 孙永泰;朱克莉;;几种生物大分子的激光拉曼光谱[J];生物化学与生物物理进展;1985年01期
12 张渭滨;线型链支化链网状链生物大分子的分维测量[J];激光生物学报;1998年01期
13 范晓燕;傅立叶变换红外光谱在生命科学中的应用[J];生命科学研究;2003年S1期
14 李燕,刘鹏;基于LabVIEW的同步辐射生物大分子实验控制系统[J];工业控制计算机;2005年07期
15 郭红莲;屈娥;徐春华;李兆霖;程丙英;张道中;;光镊在生命科学中的应用[J];物理;2007年06期
16 莫莉;黄大毛;唐发清;;分子动态模拟及其在生物大分子研究中的应用[J];生命的化学;2007年03期
17 赵艳丽;王巍;冯艳茹;;浅谈量子化学的应用[J];今日科苑;2008年07期
18 刘俊;;罗云敬 这是一个奇妙的领域[J];科技潮;2008年08期
19 朱杰;郭连红;张诗音;王霖;王国栋;;生物大分子超微结构研究中的原子力显微术[J];生命科学仪器;2011年04期
20 韩刚毅;一种用于浓缩微量大分子样品的装置[J];生物化学与生物物理进展;1990年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙彦;;生物大分子分离工程[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年
2 陆亚蒙;严小敏;徐大江;郭时清;;ST-EPR及其在研究大分子链运动方面的应用[A];第四届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];1986年
3 陈子蔚;齐孟文;;同步辐射在农业及生物学中的应用[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年
4 袁青青;曹惠;邵正中;;电喷法制备丝素蛋白纳米微球[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(上册)[C];2009年
5 刘永军;高军;刘成卜;;QM/MM方法在复杂生物体系研究中的应用[A];中国化学会第27届学术年会第14分会场摘要集[C];2010年
6 王生勤;赵江;;聚电解质的单分子动态过程:关于DNA、蛋白质等生物大分子构象转变的思考[A];第十次中国生物物理学术大会论文摘要集[C];2006年
7 郭良宏;;环境化合物与生物大分子的相互作用及其潜在毒性效应[A];中国毒理学会第五次全国学术大会论文集[C];2009年
8 付杰;郭学平;王凤山;;超声对生物大分子的生物效应及其在透明质酸降解中的应用[A];2007年全国生化与生物技术药物学术年会论文集[C];2007年
9 徐乐慧;陈金瑶;齐明辉;洪鸣凰;任国宾;;生物大分子的结晶技术[A];第三届中国晶型药物研发技术研讨会暨中国晶体学会药物晶体学专业委员会成立大会论文集[C];2011年
10 王树;;共轭聚合物的生物识别与传感研究[A];2009年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 冯杰;软刻技术制备大分子微图案及微胶囊定向组装[D];浙江大学;2004年
2 宋文青;基于量子点的核酸和蛋白质分析新技术研究[D];复旦大学;2012年
3 李颖;微流控芯片超快混合器及生物大分子折叠动力学应用研究[D];华中科技大学;2013年
4 张宏康;超高压对生物大分子的影响研究[D];中国农业大学;2001年
5 吴蕾;新型液相色谱介质制备及生物大分子快速纯化[D];天津大学;2004年
6 杜慧芳;AMS研究无铅汽油添加剂MTBE及TBA与体内生物大分子的化学作用[D];复旦大学;2005年
7 韩颖超;纳米尺度羟基磷灰石的制备技术及其纳米特性研究[D];武汉理工大学;2007年
8 杨润苗;纤维素的改性及其用于生物大分子分离的研究[D];中国科学技术大学;2008年
9 孙艳涛;药物小分子及其与生物大分子相互作用的光谱研究[D];吉林大学;2009年
10 郭明;微透析—高效液相色谱法研究金属离子与生物大分子相互作用[D];中国科学院研究生院(大连化学物理研究所);2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高德;生物大分子电子密度的计算[D];河北工业大学;2005年
2 吴玉芹;花菁染料在荧光分析中的应用研究[D];安徽师范大学;2005年
3 仲崇慧;阴离子树脂固相萃取分离纯化生物大分子的研究[D];东北大学;2008年
4 严向阳;功能化磁性复合微粒合成及其在生物医学领域的应用研究[D];陕西师范大学;2005年
5 许发功;无机纳米粒子的制备、表征及作为生物探针的应用[D];安徽师范大学;2004年
6 魏远隆;新型离子交换色谱固定相的制备及应用[D];南京理工大学;2004年
7 郭艳芳;中药纳米雄黄的模板法制备及其生物效应的研究[D];广西师范大学;2005年
8 王斐;生物大分子在短柱上的保留行为[D];西北大学;2007年
9 孟凡胜;MDM2蛋白与抑制剂相互作用的理论计算研究[D];山东师范大学;2008年
10 陈小敏;无机碲对螺旋藻的生理生化效应[D];暨南大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李大庆;生物大分子国家重点实验室打造特色学术讲座[N];科技日报;2011年
2 郭斌;“看清”生物大分子[N];中国医药报;2002年
3 赵雪;这里不光是阳春白雪[N];科技日报;2004年
4 学生记者 刘晓菲 黄宏;捕捉生物大分子的精彩瞬间[N];新清华;2009年
5 新华社记者 姜岩 魏忠杰 钱铮 记者 吴平;“看清”生物大分子的真面目[N];新华每日电讯;2002年
6 安吉;创造生命科研应用之最[N];科技日报;2008年
7 薛海滨;时间大大缩短[N];计算机世界;2003年
8 本报记者何世文;他们在解密第二遗传密码[N];科技日报;2002年
9 通讯员 裘桂英 胡胜友 记者 刘纯友;纳米光镊技术跻身国际前沿[N];安徽日报;2004年
10 本报记者  顾泳;生物医学,人类只开了条“门缝”[N];解放日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978