統計模擬肽及蛋白質的性質和活性.pdf

1、定量構效關系(quantitative structure-activity relationship, QSAR)采用數學模型，來描述分子生物學活性和結構間的定量依賴關系。肽是維持生命過程必不可少的物質，而且因其具有高活性、高選擇性以及副作用小等特點，現已成為藥物研究的熱點內容之一。蛋白質的結構功能研究是分子生物學的核心內容之一，解決該問題不僅具有非常重要的理論意義，且對生物技術的發展也擁有非常重要的實踐意義。本文研究了肽及蛋白質的結

2、構與活性之間的關系，得到了以下結論：
　　 ⑴從啟發式方法入手，對168個血管緊張素轉化酶(angiotensin converting enzyme, ACE)抑制二肽和141個抑制三肽、48個苦味二肽和52個苦味三肽構建QSAR模型，并從訓練集內檢驗和測試集外檢驗分析了模型的模擬和預測能力。分別用啟發式方法對168個ACE抑制二肽和141個ACE抑制三肽構建QSAR模型，去除離群點后，得到優化后的165個ACE抑制二肽和13

3、1個ACE抑制三肽樣本。分別對優化后的樣本隨機選擇訓練集和測試集。訓練集建立的QSAR模型優于或者大致與文獻結果相當。對于二肽，當N端殘基為Gly、Ala、Leu、Val、Tyr與Asp, C端為Tyr、Pro與Trp時，ACE抑制肽的活性較強；對于三肽，當N端殘基為Leu、Val、Ile與Gly, C端為Pro、Leu與Tyr時，ACE抑制肽的活性較強。用測試集外部檢驗模型，均有較好的預測能力。同時預測并驗證ACE抑制肽的活性，結果令

4、人滿意。對48個苦味二肽和52個苦味三肽隨機選擇訓練集和測試集，分別用啟發式方法對訓練集構建QSAR模型，所得結果優于或者大致與文獻相當。分析模型描述符，表明帶有苯丙氨酸F、酪氨酸Y和色氨酸W等疏水性氨基酸序列的苦味多肽可能具有較高的生物活性。這與苦味多肽的苦味由其中的疏水性氨基酸引起的相一致。在研究樣本中，苦味多肽WW、IW、LW、FF、FY、FL、YPF、YYY與FFF等集中表現出了較高的活性。用測試集外部檢驗模型，均有較好的預測能

5、力。由此可見，通過啟發式方法建立的多肽QSAR模型均有較好的模擬和預測能力，可以應用于更多預測新的多肽的生物活性研究。
　　 ⑵從天然氨基酸的50個性質參數中經主成分分析得到8個顯著主成分，即一種新的氨基酸描述子：氨基酸特征性質得分(principal component scores ofamino acid character properties, SACP)。并在此基礎上通過定義基于向量形式的自相關函數以及引入Merce

6、r核技術將該函數運算空間進行非線性變換，最終提出了一種新的蛋白質序列表征方法：核序列自相關函數(kernel sequence auto-correlation function, KSACF)。采用該函數對632個已知晶體結構的非同源蛋白分類研究結果表明：KSACF對內部訓練集和外部測試集的模擬和預測能力都達到甚至超過了當前主流蛋白質結構預測方法的整體性能，并且能夠恰當提取蛋白質一級序列特征以及氨基酸殘基之間隱含的內在聯系，從而對不同