產(chǎn)甲烷桿菌耐熱性與序列結(jié)構(gòu)關(guān)系的生物信息學(xué)研究

【摘要】： 嗜熱蛋白是一類主要來源于嗜熱微生物的熱穩(wěn)定蛋白,能夠在高溫下長時(shí)間保持活性而不變性。通過對嗜熱蛋白(熱穩(wěn)定蛋白)和極端嗜熱蛋白與其對應(yīng)的常溫菌中的同類蛋白的比較研究發(fā)現(xiàn),其中的大多數(shù)在結(jié)構(gòu)、功能甚至活性作用位點(diǎn)都是極其相似的,但在熱穩(wěn)定性方面卻有著極大的差異。如果能清楚了解嗜熱蛋白的熱穩(wěn)定機(jī)理,對于人們深入理解蛋白質(zhì)的折疊、結(jié)構(gòu)與功能,進(jìn)化以及在蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子的定向設(shè)計(jì)和改造有著重要的意義。因此本章選取三種不同溫度下的產(chǎn)甲烷桿菌,對他們的序列和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,尋找耐熱的原因。 本文運(yùn)用了Genbank數(shù)據(jù)庫、COG數(shù)據(jù)庫、PDB數(shù)據(jù)庫、PIR和PSD數(shù)據(jù)庫,利用Matlab語言分析幾個(gè)數(shù)據(jù)庫中的產(chǎn)甲烷桿菌的序列和結(jié)構(gòu),尋找影響產(chǎn)甲烷桿菌耐熱性的因素。并用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)預(yù)測了產(chǎn)甲烷桿菌的蛋白質(zhì)耐熱性。 首先研究了三種產(chǎn)甲烷桿菌的基因序列的特性,主要統(tǒng)計(jì)了密碼子的偏好性和CG含量。在蛋白質(zhì)的編碼基因中,不但包含了所編碼的20種氨基酸的信息,而且還隱藏著一些影響和制約蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的信息。因此,這些信息的發(fā)現(xiàn)有助于提高蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測的準(zhǔn)確性。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)密碼子的偏好性與密碼子缺失率成正相關(guān),他們也與產(chǎn)甲烷桿菌的耐熱性成正相關(guān)。 接著對蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),包括蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的長度和含量,經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)耐熱蛋白的長度較長,并有較多的荷電殘基等特性,從眾多的蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中選出具有明顯耐熱和非耐熱特性的蛋白和常溫蛋白,提取這些蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的特征訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)用于預(yù)測蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性,耐熱性的預(yù)測結(jié)果比較理想,三種產(chǎn)甲烷桿菌局部預(yù)測率可達(dá)86.7%、63.4%和93.3%。 從PDB數(shù)據(jù)庫中下載有關(guān)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的信息,分析和統(tǒng)計(jì)8種結(jié)構(gòu)的耐熱特性,發(fā)現(xiàn)嗜熱菌中含有較多的α-螺旋和較少的β-折疊。提取耐熱顯著的特性,輸入支持向量機(jī)預(yù)測蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性,從預(yù)測結(jié)果可發(fā)現(xiàn)雖然沒有蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測理想,但是三種結(jié)構(gòu)是可分的。 把代表三種菌的具有耐熱和非耐熱特性的基因序列翻譯成蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu),提取耐熱特征向量后輸入訓(xùn)練好的預(yù)測蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)耐熱性的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,發(fā)現(xiàn)具有基因耐熱特征的序列翻譯成蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)也同樣具有蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱特性。用組合DIMLP網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)工具相結(jié)合的方法預(yù)測具有代表三種菌耐熱和非耐熱特征的蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)序列的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu),統(tǒng)計(jì)預(yù)測出來的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的特征,并提取特征向量輸入預(yù)測蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的支持向量機(jī)預(yù)測耐熱性。通過統(tǒng)計(jì)的方法發(fā)現(xiàn)由具有蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性的序列預(yù)測出來的二級(jí)結(jié)構(gòu)也具有二級(jí)結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)出來的耐熱特性,而且更加明顯。 【關(guān)鍵詞】：嗜熱菌 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 支持向量機(jī) 蛋白質(zhì) 特征向量
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：Q811.4;Q93-3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-8
• 第一章 緒論8-22
• 1.1 生物信息學(xué)概述8-13
• 1.2 嗜熱菌其耐熱機(jī)制的研究進(jìn)展13-21
• 1.3 本文研究的意義及主要工作21-22
• 第二章 產(chǎn)甲烷桿菌耐熱性與核酸序列的關(guān)系22-29
• 2.1 引言22
• 2.2 材料與方法22-24
• 2.3 密碼子偏好性與嗜熱菌耐熱關(guān)系24-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 預(yù)測產(chǎn)甲烷桿菌耐熱性的算法研究29-40
• 3.1 引言29
• 3.2 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)29-32
• 3.3 支持向量機(jī)32-36
• 3.4 多層 DIMLP 算法36-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 第四章 產(chǎn)甲烷桿菌蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性分析40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)序列統(tǒng)計(jì)40-44
• 4.3 基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第五章 產(chǎn)甲烷桿菌蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的耐熱性分析48-61
• 5.1 引言48
• 5.2 蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的含量及氨基酸序列研究48-57
• 5.3 基于支持向量機(jī)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)耐熱性預(yù)測57-59
• 5.4 本章小結(jié)59-61
• 第六章 基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)的產(chǎn)甲烷桿菌耐熱性預(yù)測61-68
• 6.1 引言61
• 6.2 基于 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)耐熱特性研究61-62
• 6.3 基于支持向量機(jī)的蛋白質(zhì)耐熱特性研究62-67
• 6.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)束語68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 致謝72-73
• 發(fā)表論文73

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

大腸桿菌蘋果酸脫氫酶基因mdh克隆、高效表達(dá)及酶學(xué)性質(zhì)研究    李倩

嗜熱蛋白酶的研究與應(yīng)用    張?jiān)品?羅玉明,王新風(fēng)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)的編碼技術(shù)    李小妹,王能超

支持向量機(jī)解決多分類問題研究    鄭勇濤,劉玉樹

基于SVM的小型無人直升機(jī)飛行穩(wěn)定性研究    杜建福,呂恬生,張亞歐

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測中的簡化編碼技術(shù)    梅啟鵬,王能超,李小妹

用多模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)    孫海軍,阮曉鋼

嗜熱酶耐熱機(jī)制的研究進(jìn)展    石宣明,劉淑珍,黃玉碧

支持向量機(jī)及其算法研究    杜曉東,李岐強(qiáng)

嗜熱蛋白熱穩(wěn)定機(jī)理研究進(jìn)展    梁寵榮

用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法預(yù)測蛋白質(zhì)超二級(jí)結(jié)構(gòu)    孫之榮，饒曉謙

嗜熱菌耐熱性與蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的生物信息學(xué)研究    丁彥蕊

基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測問題的研究    孫海軍

蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測方法研究    張海霞

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測中的應(yīng)用    王艷春;何東健;

脯氨酸順式肽鍵的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)篩選    汪明磊,李煒疆

編碼方式對蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測精度的影響    阮曉鋼,孫海軍

基于改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)    馬棟萍,阮曉鋼

蛋白質(zhì)序列信息的提取與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測    任力鋒,張波,劉輝

基于半監(jiān)督支持向量機(jī)的供電企業(yè)安全性評(píng)價(jià)    孫薇;張省;

基于支持向量機(jī)和無源特征的目標(biāo)識(shí)別方法    史豪杰;邢清華;沈繼承;

基于最小二乘支持向量機(jī)的電力變壓器故障診斷    肖燕彩;朱衡君;

多類SVM分類算法的研究和改進(jìn)    劉冰;

基于遺傳優(yōu)化SVM的通信信號(hào)的分類    伊鑫;李輝;馮劍川;

氨基酸序列編碼對蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測的影響    孫海軍;阮曉鋼;

應(yīng)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)    楊惠云;田心;

基于多分類支持向量機(jī)的跑道異物識(shí)別算法    陳寧;孫瑾;牛犇;

分子模擬及其在生物工程上的應(yīng)用    傅毅

基于協(xié)同智能的蛋白質(zhì)相互作用及其網(wǎng)絡(luò)研究    沈懿珍

超嗜熱古菌Pyrococcus horikoshii OT3半胱氨酸蛋白酶的研究    詹冬玲

磁刺激神門穴誘發(fā)腦電信號(hào)分析    耿躍華

烷烴的微生物降解及其羥化酶基因的克隆與表達(dá)    劉怡辰

苦瓜降糖多肽-P的分離純化及降糖機(jī)理研究    盛清凱

肽鏈中脯氨酸的生物信息學(xué)與分子動(dòng)力學(xué)研究    汪明磊

D-泛解酸內(nèi)酯水解酶cDNA的克隆、表達(dá)與酶的定向進(jìn)化    柳志強(qiáng)

水電站（群）中長期預(yù)報(bào)及調(diào)度的智能方法研究    林劍藝

基于商空間粒度理論的商分形模型及其應(yīng)用    毛軍軍

大腸桿菌蘋果酸脫氫酶基因mdh克隆、高效表達(dá)及酶學(xué)性質(zhì)研究    李倩

分子突變改善擴(kuò)展青霉脂肪酶的耐熱性    沈麟

助劑對α-淀粉酶熱穩(wěn)定性及熱失活動(dòng)力學(xué)的研究    劉晶晶

基于特征進(jìn)程和數(shù)據(jù)挖掘的P2P流量識(shí)別技術(shù)    邱婷婷

基于特征提取的酶識(shí)別問題研究    魏繼翔

基于小波變換和支持向量機(jī)的電力電子電路故障診斷研究    顧曉光

低速重載齒輪振動(dòng)故障診斷研究    華偉

網(wǎng)絡(luò)流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    段磊

基于半監(jiān)督學(xué)習(xí)的入侵檢測研究與應(yīng)用    孟博

深海熱液區(qū)嗜熱菌噬菌體的分離、噬菌體GVE2基因表達(dá)和功能研究及嗜熱菌蛋白熱適應(yīng)性機(jī)理初探    周治東

水稻蘋果酸脫氫酶基因的克隆及其在E.coli中的表達(dá)    姜瑞華,林長發(fā),申國安,錢旻,王東,杜喜玲,黃驥,楊金水

超量表達(dá)蘋果酸脫氫酶基因提高苜蓿對鋁毒的耐受性    羅小英,崔衍波,鄧偉,李德謀,裴炎

克雷伯肺炎桿菌1,3-丙二醇氧化還原酶基因克隆及表達(dá)條件研究    曲薈錦;王鳳寰;田平芳;譚天偉;

滲透劑對蘋果酸脫氫酶包含體的復(fù)性作用    劉建華;董曉燕;付敏玲;孫彥;

嗜熱酶耐熱機(jī)制的研究進(jìn)展    石宣明,劉淑珍,黃玉碧

Barnase在大腸桿菌中的分泌表達(dá)和誘導(dǎo)條件優(yōu)化    林中葉;謝友坪;敬科舉;凌雪萍;盧英華;

克雷伯氏菌甘油脫氫酶dhaD的克隆表達(dá)、純化及酶學(xué)性質(zhì)研究    徐美娟;楊套偉;饒志明;沈微;張傳志;諸葛斌;方慧英;諸葛健;

F43Y及I354M,L358F定點(diǎn)突變對植酸酶熱穩(wěn)定性及酶活性的改善    陳惠,王紅寧,楊婉身,趙海霞,吳琦,單志

植物蘋果酸脫氫酶研究進(jìn)展    王曉云;畢玉芬;

rhGH在大腸桿菌周質(zhì)中的分泌表達(dá)    何正祥,張部昌,馬清鈞

蘋果酸脫氫酶包涵體的表達(dá)及復(fù)性研究    付敏玲

利用定點(diǎn)誘變提高木聚糖酶熱穩(wěn)定性的研究    王會(huì)娟

盤基網(wǎng)柄菌尿囊酸酶基因表達(dá)產(chǎn)物的純化及多克隆抗體制備    魏曉靜

黑曲霉木聚糖酶基因的克隆、表達(dá)與熱穩(wěn)定性改造研究    崔羅生

鈍齒棒桿菌N-乙酰谷氨酸激酶編碼基因argB的克隆表達(dá)研究    劉飛

以甘油為底物產(chǎn)二羥丙酮（DHA）微生物的選育及甘油脫氫酶酶學(xué)性質(zhì)的研究    徐美娟

重組大腸桿菌高效分泌表達(dá)雜合β-1，3-1，4-葡聚糖酶    劉征

酵母甘油合成關(guān)鍵酶基因在大腸桿菌中的表達(dá)研究    劉艷青

酶促烏頭生物堿提取工藝的研究    李永生

酶在速溶綠茶浸提中的應(yīng)用研究    武永福

高溫蛋白酶制備酶解豬血蛋白的研究    楊煒，彭珍榮

微生物脂肪酶及其相關(guān)研究進(jìn)展    孫宏丹,孟秀香,賈莉,宋振嵐

關(guān)于克服大純滯后過程的試驗(yàn)與探討    白建云

某型無人直升機(jī)飛控系統(tǒng)仿真研究    陳巍,王道波

極端酶及其工業(yè)應(yīng)用    林影,盧溁德

極端微生物的研究概況    柳耀建,林影,吳曉英

一種新的正態(tài)分布實(shí)例的貝葉斯分類算法    黃捷,彭宏,林嘉宜

組分距離方法構(gòu)建基于核糖體蛋白質(zhì)或氨酰tRNA合成酶的原核生物親緣樹    衛(wèi)海濱,戚繼,郝柏林

支持向量機(jī)在機(jī)械故障診斷中的應(yīng)用研究    李凌均,張周鎖,何正嘉

支持向量機(jī)分類器在醫(yī)療診斷中的應(yīng)用研究    閻威武,邵惠鶴