基于迁移积分的生物大分子电荷迁移网络
发布时间：2021-09-17 09:17
随着高质量蛋白质和DNA实验结构（X射线,核磁共振,冷冻电镜）的增加,为我们在大数据场景下提高对生物大分子内部相互作用的理论认识开辟了空间。虽然以往的研究已经从基于统计学上的距离分布和相互作用能等方面对不同形式的氨基酸-氨基酸以及氨基酸-碱基接触（范德华、氢键）的相对丰度进行了分析,但是对于其内部的物理化学性质的研究则相对较少。在本工作中,我们在紧束缚近似方法的基础上,直接对蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA数据库中数百万分子片段的电荷迁移积分进行了计算,并构建了一个具有代表性的复杂网络模型来揭示生物大分子内部的电荷迁移。该模型可以从整体上对数百万氨基酸-氨基酸以及氨基酸-碱基对的电荷迁移网络进行把控,并可以代表天然大分子体系中可能出现的任何残基之间的接触。因此,该电荷迁移网络作为一个强大的、直观化的查找图,使我们能够直接获得任何天然蛋白质和DNA结构中的电荷迁移并找到一个通用或普遍的识别码。除此之外,我们还利用紧束缚近似方法对模型系统邻苯二酚O-甲基转移酶（COMT,Catechol O-Methyl-transferase）进行了电荷迁移积分的计算,并构造了电荷迁移网络。从而将量子力学...
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
网络图的类型，图ABC分别表示无向图，有向图，权重图（PavlopoulosGAetal2011）
传输到细胞质周围的细胞色素）。这是理解电荷如何从细胞内部迁移到外部的一个重要步骤。1.2 生物大分子体系中的电荷迁移电荷迁移反应是所有生命有机体的基础并且广泛地存在于生命活动过程中。在酶催化代谢、光合作用、呼吸作用、生物体内的信号传递等过程都起着很重要的作用。一般地，电荷迁移反应在细胞膜上通过激活一些细胞化合物，然后通过电荷的传输，信息就可以在蛋白质链中进行长距离的传输。此外，蛋白质中的电荷迁移反应还有助于生物体中的能量转换过程，多年来人们一直在溶液和化学层面上对大量的模型系统进行分析。很明显，整个过程的动力学受特定系统的分子动力学和一系列的实验条件所影响，包括氨基酸和碱基种类和序列。但是，对这些因素和其它因素明确作用的了解仍然需要进一步研究。
华中农业大学 2019 届硕士研究生学位论文溯到辅因子距离的调整（Moser C C et al 2006）。虽然 Gray 和 Winkler 估计有效生物电荷迁移的上限为20 （Gray H B, Winkler J R 2003）。但Dutton将这个值设为14 ，生物信息学研究表明，大多数电荷迁移活性蛋白的辅因子排列在 5-10 之间。利用图 1.4 所示的模型蛋白质，Cordes M 和同事测定了氨基酸侧链对电荷迁移机制及电荷迁移率的影响（Cordes M et al 2008）。将正电荷选择性注入 C 端氨基酸侧链后，通过激光实验测定了 N 端酪氨酸中电荷迁移的含量。如果中心氨基酸的侧链 X 为脂肪族，则发生单步超交换。但以可氧化的芳香侧链为取代基 X，则发生两步跳跃过程，其中比单步的电荷迁移反应快了 20-30 倍。在 20 的范围内，这些跳跃过程的总速率为 106s-1，各步骤的速率反映了氨基酸侧链的氧化还原电位的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于主成分分析的代谢网络中心化[J]. 丁德武. 计算机与应用化学. 2015(03)
[2]紧束缚模型方法及其在DNA分子中的应用[J]. 崔鹏,张冬菊,刘永军,苑世领,李柏青,高军,刘成卜. 中国科学:化学. 2011(04)
[3]基于网络拓扑的生物网络关键节点识别研究进展[J]. 黄海滨,杨路明,王建新,陈建二,李绍华,杜秀英. 数学的实践与认识. 2011(07)
[4]蛋白质氨基酸网络研究进展[J]. 常珊,焦雄,王美华,田绪红. 现代生物医学进展. 2011(01)
硕士论文
[1]复杂网络关键节点识别技术研究[D]. 杨汀依.南京理工大学 2011
本文编号：3398421
【文章来源】：华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
网络图的类型，图ABC分别表示无向图，有向图，权重图（PavlopoulosGAetal2011）
传输到细胞质周围的细胞色素）。这是理解电荷如何从细胞内部迁移到外部的一个重要步骤。1.2 生物大分子体系中的电荷迁移电荷迁移反应是所有生命有机体的基础并且广泛地存在于生命活动过程中。在酶催化代谢、光合作用、呼吸作用、生物体内的信号传递等过程都起着很重要的作用。一般地，电荷迁移反应在细胞膜上通过激活一些细胞化合物，然后通过电荷的传输，信息就可以在蛋白质链中进行长距离的传输。此外，蛋白质中的电荷迁移反应还有助于生物体中的能量转换过程，多年来人们一直在溶液和化学层面上对大量的模型系统进行分析。很明显，整个过程的动力学受特定系统的分子动力学和一系列的实验条件所影响，包括氨基酸和碱基种类和序列。但是，对这些因素和其它因素明确作用的了解仍然需要进一步研究。
华中农业大学 2019 届硕士研究生学位论文溯到辅因子距离的调整（Moser C C et al 2006）。虽然 Gray 和 Winkler 估计有效生物电荷迁移的上限为20 （Gray H B, Winkler J R 2003）。但Dutton将这个值设为14 ，生物信息学研究表明，大多数电荷迁移活性蛋白的辅因子排列在 5-10 之间。利用图 1.4 所示的模型蛋白质，Cordes M 和同事测定了氨基酸侧链对电荷迁移机制及电荷迁移率的影响（Cordes M et al 2008）。将正电荷选择性注入 C 端氨基酸侧链后，通过激光实验测定了 N 端酪氨酸中电荷迁移的含量。如果中心氨基酸的侧链 X 为脂肪族，则发生单步超交换。但以可氧化的芳香侧链为取代基 X，则发生两步跳跃过程，其中比单步的电荷迁移反应快了 20-30 倍。在 20 的范围内，这些跳跃过程的总速率为 106s-1，各步骤的速率反映了氨基酸侧链的氧化还原电位的差异
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于主成分分析的代谢网络中心化[J]. 丁德武. 计算机与应用化学. 2015(03)
[2]紧束缚模型方法及其在DNA分子中的应用[J]. 崔鹏,张冬菊,刘永军,苑世领,李柏青,高军,刘成卜. 中国科学:化学. 2011(04)
[3]基于网络拓扑的生物网络关键节点识别研究进展[J]. 黄海滨,杨路明,王建新,陈建二,李绍华,杜秀英. 数学的实践与认识. 2011(07)
[4]蛋白质氨基酸网络研究进展[J]. 常珊,焦雄,王美华,田绪红. 现代生物医学进展. 2011(01)
硕士论文
[1]复杂网络关键节点识别技术研究[D]. 杨汀依.南京理工大学 2011
本文编号：3398421
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3398421.html
