基于注意力机制的蛋白质残基相互作用预测方法

1

作者 何如吉 权丽君 吕强 《计算机应用与软件》 北大核心 2024年第6期55-61,共7页

蛋白质残基相互作用预测对于构建蛋白质三级结构具有重要作用,许多基于深度学习的预测方法陆续提出。残基对的相互作用不仅由残基对本身属性决定,还受到所有其他残基对的影响,但多数深度模型采用的卷积神经网络更关注对局部特征的提取,... 蛋白质残基相互作用预测对于构建蛋白质三级结构具有重要作用,许多基于深度学习的预测方法陆续提出。残基对的相互作用不仅由残基对本身属性决定,还受到所有其他残基对的影响,但多数深度模型采用的卷积神经网络更关注对局部特征的提取,而忽略了残基对相互作用的全局因素。针对该问题,提出一种基于注意力机制的预测模型,能够兼顾残基对的局部属性以及全局属性。实验结果表明,该模型与其他方法相比具有一定优势。 展开更多

关键词 蛋白质 残基相互作用 注意力机制 深度学习

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于蛋白质晶体结构的残基相互作用势能函数研究进展 被引量：1

2

作者 孙卫涛 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期60-78,共19页

阐述了基于蛋白质晶体结构的残基势能函数的研究进展,从平均作用力场势能函数的基本物理假设、势能函数性质和影响势能函数准确性的因素3个方面出发,分析了导出残基相互作用势能的方法,给出了残基对之间和3个残基之间的平均作用力势能... 阐述了基于蛋白质晶体结构的残基势能函数的研究进展,从平均作用力场势能函数的基本物理假设、势能函数性质和影响势能函数准确性的因素3个方面出发,分析了导出残基相互作用势能的方法,给出了残基对之间和3个残基之间的平均作用力势能函数计算过程,并介绍了残基势能函数在蛋白质结构研究领域的应用.基于蛋白质晶体结构的残基相互作用势能研究表明,蛋白质结构稳定是多种作用力相互竞争、相互协调进而达到平衡状态的结果.未来对于残基团簇及其相互作用网络能量分布的研究,能够建立介于原子尺度和蛋白质整体结构尺度之间的作用力物理模型,为蛋白质结构宏观尺度研究提供重要的微观力学机理. 展开更多

关键词 蛋白质结构 残基相互作用 平均力场 接触势能函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于残基相互作用网络比对的木聚糖酶热稳定性研究 被引量：3

3

作者 陶斯涵 丁彦蕊 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期760-768,共9页

研究木聚糖酶的耐热机制能够提升工业生产效率和经济效益。本文使用SI-MAGNA残基相互作用网络比对算法,对来自嗜热子囊菌的耐热型木聚糖酶(Ta-XYNA)和来自变铅青链霉菌(SlXln A)的常温型木聚糖酶进行网络比对,以探究影响两者结构稳定性... 研究木聚糖酶的耐热机制能够提升工业生产效率和经济效益。本文使用SI-MAGNA残基相互作用网络比对算法,对来自嗜热子囊菌的耐热型木聚糖酶(Ta-XYNA)和来自变铅青链霉菌(SlXln A)的常温型木聚糖酶进行网络比对,以探究影响两者结构稳定性和热稳定性的因素。通过比对结果分析证实,(βα)8-桶结构的低序列保守性及β折叠对结构稳定性的作用;发现Sl-Xln A的loop1区域中独有1个3_(10)-螺旋结构影响了结构稳定性;Ta-XYNA中的α_1'短螺旋结构和相对较短的β_4α_4-loop区域有助于提升其结构稳定性和酶的热稳定性;推测Ta-XYNA的β_4α_4-loop区域中独有的氢键转折结构、Sl-XlnA的loop6区域中独有的2个β桥结构可能引起空间结构的细微差异,从而影响酶的热稳定性。 展开更多

关键词 热稳定性 残基相互作用网络比对 SI-MAGNA算法 木聚糖酶

在线阅读 下载PDF 职称材料

引入序列信息的残基相互作用网络比对算法 被引量：2

4

作者 陶斯涵 丁彦蕊 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第11期3413-3426,共14页

残基相互作用网络比对,对于研究蛋白质结构与功能的关系具有重要意义.在基于网络拓扑信息进行网络比对的MAGNA算法基础上,将蛋白质的序列信息(即残基匹配度)引入到其优化函数中,确定拓扑信息和序列信息对比对的影响程度,提出适合于残基... 残基相互作用网络比对,对于研究蛋白质结构与功能的关系具有重要意义.在基于网络拓扑信息进行网络比对的MAGNA算法基础上,将蛋白质的序列信息(即残基匹配度)引入到其优化函数中,确定拓扑信息和序列信息对比对的影响程度,提出适合于残基相互作用网络比对的SI-MAGNA算法.实验结果表明,SI-MAGNA算法比现有的基于网络拓扑信息的经典比对方法(GRAAL、MI-GRAAL、MAGNA和CytoGEDEVO)具有更高的边正确性(edge correctness,简称EC).最后,使用SI-MAGNA算法对来自不同耐热温度的生物的同源蛋白质进行网络比对和分析,探索蛋白质结构对其热稳定性的影响. 展开更多

关键词 残基相互作用网络比对 序列信息 网络拓扑信息 残基匹配度 蛋白质热稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

残基相互作用网络特征与木聚糖酶耐热性的关系

5

作者 季静思 丁彦蕊 《中国生物化学与分子生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1284-1293,共10页

残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网... 残基相互作用网络是体现蛋白质中残基与残基之间协同和制约关系的重要形式。残基相互作用网络的拓扑性质以及社团结构与蛋白质的功能和性质有密切的关系。本文在构建一系列耐热木聚糖酶和常温木聚糖酶的残基相互作用网络后,通过计算网络的度、聚类系数、连接强度、特征路径长度、接近中心性、介数中心性等拓扑参数来确定网络拓扑结构与木聚糖酶耐热性的关系。识别残基相互作用网络的hub点,分析hub点的亲疏水性、带电性以及各种氨基酸在hub点中所占的比例。进一步使用GA-Net算法对网络进行社团划分,并计算社团的规模、直径和密度。网络的高平均度、高连接强度、以及更短的最短路径等表明耐热木聚糖酶残基相互作用网络的结构更加紧密;耐热木聚糖酶网络中的hub节点比常温木聚糖酶网络hub节点具有更多的疏水性残基,hub点中Phe、Ile、Val的占比更高。社团检测后发现,耐热木聚糖酶网络拥有更大的社团规模、较小的社团直径和较大的社团密度。社团规模越大表明耐热木聚糖酶的氨基酸残基更倾向于形成大的社团,而较小的社团直径和较大的社团密度则表明社团内部氨基酸残基的相互作用比常温木聚糖酶更强。 展开更多

关键词 木聚糖酶 残基相互作用网络 耐热性 社团

在线阅读 下载PDF 职称材料

蛋白质中残基远程相互作用预测算法研究综述 被引量：6

6

作者 张海仓 高玉娟 +2 位作者 邓明华 郑伟谋 卜东波 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期1-19,共19页

蛋白质是由多个氨基酸残基顺序连接而成的长链.在天然状态下,蛋白质并不是无规则的自由状态,而是自发形成特定的空间结构,以执行其特定的生物学功能.驱动蛋白质形成特定空间结构的主要因素是残基间的非共价相互作用,包括疏水作用、静电... 蛋白质是由多个氨基酸残基顺序连接而成的长链.在天然状态下,蛋白质并不是无规则的自由状态,而是自发形成特定的空间结构,以执行其特定的生物学功能.驱动蛋白质形成特定空间结构的主要因素是残基间的非共价相互作用,包括疏水作用、静电相互作用、范德华力等.因此,对残基之间远程相互作用的准确预测将有助于对蛋白质空间结构的预测,进而有助于对蛋白质生物学功能的了解.在蛋白质进化过程,有相互作用残基对之间存在一种"共进化"模式,即当一个残基发生变异时,与其有相互作用的残基也要发生相应的变异,以维持相互作用,进而维持整体空间结构以及生物学功能.基于上述生物学观察,研究者开发了多个统计模型和算法以预测残基对之间的相互作用:1)概述残基之间远程相互作用的两大类基本预测算法,包括无监督学习方法和监督学习方法;2)使用蛋白质结构预测CASP比赛结果来客观比较上述各类算法的性能,分析各个算法的特点和优势;3)从生物学观察和统计模型2个角度分析总结了未来的发展趋势. 展开更多

关键词 残基远程相互作用预测 蛋白质三级结构预测 图模型 共进化 机器学习

在线阅读 下载PDF 职称材料

HIV-1蛋白酶与抑制剂3G3相互作用机制的分子动力学研究 被引量：2

7

作者 伊长虹 梁志强 +3 位作者 王伟 尹妍妍 李洪云 陈建中 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期994-1001,共8页

HIV-1蛋白酶已经成为治疗艾滋病药物设计的重要靶标.本文采用分子动力学模拟和MM-PB/SA方法计算了抑制剂3G3与HIV-1蛋白酶的结合自由能,结果表明范德华作用驱动了3G3与蛋白酶的结合.同时也采用了基于残基的自由能分解方法计算了抑制剂-... HIV-1蛋白酶已经成为治疗艾滋病药物设计的重要靶标.本文采用分子动力学模拟和MM-PB/SA方法计算了抑制剂3G3与HIV-1蛋白酶的结合自由能,结果表明范德华作用驱动了3G3与蛋白酶的结合.同时也采用了基于残基的自由能分解方法计算了抑制剂-残基相互作用,结果证明残基Ala28,Val32/Val32′,Ile47,Gly49,Ile50/Ile50′,Ile84/Ile84′和Pro81′能与蛋白酶产生较为强烈的相互作用,同时也表明CH-π,π-π和CH-O相互作用控制了3G3与蛋白酶的结合.我们期望这个研究能为抗艾滋病的药物设计提供理论上的指导. 展开更多

关键词 分子动力学模拟 MM—PB SA方法 抑制剂-残基相互作用 HIV-1蛋白酶

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于残基-水作用网络的木聚糖酶耐热性研究 被引量：1

8

作者 饶榕 丁彦蕊 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期78-84,共7页

水在蛋白质折叠、相互作用、分子识别、动力学及耐热性方面发挥着重要作用。利用Voronoi算法识别出与耐热和常温木聚糖酶存在相互作用的水。以氨基酸残基和水为节点,残基-残基及残基-水相互作用为边,构建残基-水相互作用网络。计算网络... 水在蛋白质折叠、相互作用、分子识别、动力学及耐热性方面发挥着重要作用。利用Voronoi算法识别出与耐热和常温木聚糖酶存在相互作用的水。以氨基酸残基和水为节点,残基-残基及残基-水相互作用为边,构建残基-水相互作用网络。计算网络中节点的度、聚类系数、接近中心性和节点中心性,发现水的这些参数均与木聚糖酶耐热性成正相关关系。耐热木聚糖酶中度为2的hub水数量要比常温酶多,可见水在耐热木聚糖酶中参与了更多的相互作用。以度为2的水为聚类中心,以氨基酸残基节点的度18为阈值进行聚类。子网表明hub水多与hub残基聚为一类,即网络存在"富人俱乐部"现象。这表明,水不仅参与了耐热木聚糖酶的残基-水相互作用,还加强了残基-残基相互作用,更有利于酶形成稳定的结构来抵御高温。 展开更多

关键词 残基-水相互作用网络 网络拓扑特征 网络聚类 木聚糖酶热稳定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

丝氨酸(S13和S14)残基侧链位置特性对模型蛋白Trp-cage折叠的影响

9

作者 张孝春 汪萌 +4 位作者 黄卓然 徐成振 张兴旺 张强 吴晓敏 《生物学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期36-42,共7页

以模型蛋白Trp-cage为例,采用基于PDB卷曲库优化现有OPLSAA/L后得到的残基特异性力场(RSFF1)研究野生态模型蛋白Trp-cage及其突变体S13G和S14G的折叠转变过程。结果表明:野生态结构在RSFF1力场下能够快速准确地折叠至天然态(RMSD=0.67 ... 以模型蛋白Trp-cage为例,采用基于PDB卷曲库优化现有OPLSAA/L后得到的残基特异性力场(RSFF1)研究野生态模型蛋白Trp-cage及其突变体S13G和S14G的折叠转变过程。结果表明:野生态结构在RSFF1力场下能够快速准确地折叠至天然态(RMSD=0.67 A),其折叠路径为D■I1■I2■N,符合扩散-碰撞模型。侧链朝向溶剂的残基S13突变后并未对其二级和三级结构的形成产生较大影响,且其结构最终折叠形成近天然态N’(RMSD=1.9 A);而侧链朝向结构内部的残基S14则不同,其残基突变后导致结构N端α-螺旋局部结构解旋松散、310-螺旋结构消失,并且三级疏水核心结构错误塌缩(RMSD=3.8 A)。具有相同侧链的残基S13和S14由于其侧链朝向相反对其结构稳定和折叠转变的贡献程度不同,这表明在稳定多肽和蛋白活性构象和提高多肽类抑制剂成药性过程中除了研究残基侧链本身的电荷、疏水、极性等化学特性还需充分考虑到残基侧链自身的朝向位置特性。 展开更多

关键词 模型蛋白Trp-cage 侧链朝向 残基突变 折叠机制 残基相互作用

在线阅读 下载PDF 职称材料

抑制剂8Q9和8QC与bromodomain结构域蛋白4作用机理的分子动力学研究 被引量：1

10

作者 吴世亮 孙海波 +3 位作者 尹妍妍 李洪云 王青 王立飞 《原子与分子物理学报》 CAS 北大核心 2021年第3期23-30,共8页

Bromodomain结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)已成为治疗多种疾病药物设计的重要靶标.最近在实验上发现了几种有效的靶向BRD4的抑制剂,但具体的抑制机理尚不清楚.此工作采用分子动力学模拟,动态相关性分析和结合自... Bromodomain结构域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)已成为治疗多种疾病药物设计的重要靶标.最近在实验上发现了几种有效的靶向BRD4的抑制剂,但具体的抑制机理尚不清楚.此工作采用分子动力学模拟,动态相关性分析和结合自由能计算研究抑制剂8Q9和8QC与BRD4(1)的结合模式.分子动力学分析表明抑制剂结合对BRD4(1)的结构柔性产生重大影响.同时动态相关性分析进一步表明抑制剂结合极大地改变了BRD4(1)的运动模式.结合自由能计算结果表明范德华相互作用是抑制剂与BRD4(1)结合的主要驱动力.采用基于残基的自由能分解方法评估了分离残基对抑制剂结合的贡献,数据表明氢键相互作用和疏水相互作用是影响抑制剂与BRD4(1)结合的关键因素.本研究有望为设计和开发靶向BRD4的抑制剂提供有意义的理论指导. 展开更多

关键词 分子动力学 bromodomain结构域蛋白4 结合自由能 抑制剂-残基相互作用

在线阅读 下载PDF 职称材料

抑制剂8CA与脂肪细胞脂肪酸结合蛋白(A-FABP)结合模式的分子动力学研究 被引量：1

11

作者 尹妍妍 梁志强 +4 位作者 王伟 伊长虹 李洪云 赵娟 张庆刚 《原子与分子物理学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期339-344,共6页

脂肪细胞脂肪酸结合蛋白A-FABP(Adipocyte fatty-acid binding protein)是治疗脂质调节生物过程相关疾病的重要靶标.采用分子动力学模拟和MM-PBSA方法研究抑制剂8CA与A-FABP结合模式,结果表明静电相互作用和范德华作用驱动了抑制剂8CA与... 脂肪细胞脂肪酸结合蛋白A-FABP(Adipocyte fatty-acid binding protein)是治疗脂质调节生物过程相关疾病的重要靶标.采用分子动力学模拟和MM-PBSA方法研究抑制剂8CA与A-FABP结合模式,结果表明静电相互作用和范德华作用驱动了抑制剂8CA与A-FABP的结合.基于残基的能量分解表明抑制剂8CA与R126间的极性相互作用为抑制剂与A-FABP的结合提供了重要贡献,该残基与8CA的相互作用较好地稳定了抑制剂与A-FABP复合物的稳定性.期望该研究可为治疗炎症、动脉硬化和代谢病药物设计提供一定的理论指导. 展开更多

关键词 分子动力学模拟 MM-PBSA方法 A-FABP 抑制剂-残基相互作用

在线阅读 下载PDF 职称材料