蛋白质空间结构预测系统的研究和实现

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1、华南理工大学硕士学位论文蛋白质空间结构预测系统的研究和实现姓名：陈裕宏申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：张凌20050501摘要蛋白质空问结构的预测和分析有着非常重要的生物学意义。随着生物信息学技术的高速发展，蛋白质序列数据库的数据积累的速度越来越快，与此同时，蛋白质结构的测定远远落后于蛋白质序列的增长，己知序列的蛋白质数量和己测定结构的蛋白质数量的差距将会越来越大。尽管蛋白质结构测定技术有了较为显著的进展，但是，通过实验方法确定蛋白质结构的过程仍然非常复杂，代价较高。因此，开发应用于蛋白质结构预测的工具是

2、一项非常迫切的任务。本文所述的蛋白质空间结构预测系统是一个综合运用工作流的信息集成技术和蛋白质空间结构预测技术的系统。本文就系统中涉及到的背景技术和方法，主要是蛋白质空间结构预测过程中用到的各种生物信息学技术和方法进行了研究和讨论，在此基础上提出了基于同源建模方法进行蛋白质空间结构预测的设计方案，并给出了基于工作流信息集成的具体实现。系统通过Java程序、Shell脚本实现各生物信息学工具间的数据格式转换，最终在Web页面上呈现结果和用户所需的信息。基于同源建模的蛋白质空间结构预测通常包含基本的三个步骤：目标序列的同源性

3、搜索、多序列比对、以已知结构为模板建立模型。本系统在此基础上进行了扩展，加入了结果模型的评价、与已知结构的蛋白质进行结构比对两个环节，让系统更贴近于应用。文章叙述了各步骤的功能作用及所使用的工具与方法，并给出基于工作流信息集成的具体设计和实现，最后通过对系统一个具体实例的测试证明了系统设计的合理性和实现的可行性。关键词蛋白质结构预测，工作流，同源建模华南理工大学工学硕士学位论文AbstractProteinstructurepredictionmeansmuchinbiology．Withtherapiddevelopm

4、entofbioinformatics，thespeedthatthedataaccumulateinproteinsequencedatabaseisbecomingfasterandfaster．Meanwhile，thespeedtodetermineproteinstructurehasbeenleftbehind．outandaway．Thusthedifferencebetweentheamountofknownproteinsequenceandthatofknownproteinstructurebeco

5、mesbiggerandbigger．Techniquetodetermineproteinstructureisprogressingrapidly，however,theprocessofproteinstructuredeterminationinlabisstillverycomplicatedanditcostsmuch．Therefore，it’Sanurgenttasktodeveloptoolsappliedtoproteinstructureprediction．Theproteinstructurep

6、redictionsystemtakestheadvantagesofworkflowinformationintegrationtechniquesandproteinstructurepredictiontechniques．Thearticlediscusstherelatedtechniquesandmethods，especiallythatinproteinstructureprediction，toproposeadesignbasedonhomologymodelingandpresentaspecifi

7、edimplementationbasedonworkflowinformationintegration．ThesystemimplementsdataformatconversionamongthebioinformaticstoolswithJAVAprogram，Shellscripts，thenpresenttheresultsandinformationsontheWebpages．Homologymodelingincludesthreesteps：Targetsequencehomologoussearc

8、hing，Multiplesequencesalignment，Structurecalculationandmodeling．Thesystemmakesanextensionbyaddingmodelevaluationandstructuralalignment，whatmakesitmoreapplicabl