基于相对熵的蛋白质设计新方法

提出一个关于蛋白质设计的新的有效快速的优化方法, 其实质是按照Boltzmann分布搜索序列空间. 这一方法完全基于物理学原理, 在该方法中使用了相对熵的概念, 并把它作为优化的目标函数. 利用真实蛋白质的非格子模型对该方法进行了检验. 与同类工作相比, 得到了较好的结果. 该方法可以作为处理蛋白质折叠和逆折叠的统一框架.     

蛋白质相互作用的网络分析

建立了蛋白质复合物的残基网络, 其中蛋白质的残基被视为节点, 残基之间的接触视为连接. 复合物残基网络可以分成两种类型, 即疏水和亲水残基网络. 分析网络参量发现, 正确结合的复合物比错误结合的结构具有更高的界面度加和值和更低的网络特征路径长度. 这些性质反映出正确结合的复合物结构具有更好的几何或残基类型互补, 同时正确的结合模式对于保证天然蛋白质复合物的特征路径长度具有重要作用. 此外, 两个基于网络的打分项被建立, 它们能够很好地考虑复合物整体形状和残基类型互补特性. 将基于网络的打分项与其他打分项进行组合, 提出了一个新的多项打分函数HPNCscore, 它能够改进RosettaDock组合打分函数的区分能力超过12%. 这些研究将加深我们对蛋白质-蛋白质结合机制的了解.     

基于相对熵的蛋白质折叠研究方法的改进

在本课题组以前的工作中,通过优化相对熵函数来预测蛋白质主链的三维结构取得了较好的结果．但是在该方法中接触势的系综平均值采用了一个估计值,为了使基于相对熵的蛋白质结构预测方法在理论上更加完善,该文基于统计热力学微扰理论,提出了一种新的接触势系综平均值的计算方法．选取12个蛋白质对该方法进行了测试,预测结构相对于天然结构的均方根偏差（RMSD）在0．40～0．60rim之间．与接触势的系综平均值采用估计值的方法相比,平均预测精度提高了0．04nm．     

边界元法与广义Langevin动力学相结合的模拟方法

提出了将水化力加到广义Ｌａｎｇｅｖｉｎ方程中的新的模拟方法（ＧＬＤＢＥＭ）。水化力通过边界元方法（ＢＥＭ）求出，包括溶质分子与表面诱导电荷的Ｃｏｕｌｏｍｂ相互作用和溶剂对分子表面的压力，摩擦记忆函数采用指数模型。以环苞霉素Ａ（ＣＰＡ）为研究对象，并将ＧＬＤＢＥＭ模拟结果与分子动力学（ＭＤ）模拟和通常的随机动力学（ＳＤ）模拟结果作了比较。结果表明ＧＬＤＢＥＭ模拟方法对研究分子的结构和动力学性质均比Ｓ     

天然胰岛素及其突变二聚体对盐浓度和pH值的依赖性

基于形式电荷（formal charge）参数设置，用有限差分泊松－玻尔兹曼方法（FDPB）来预测蛋白质结构的稳定性，以人的2Zn天然胰岛素及其速效突变体B9D（B9Ser→Asp），B9E（B9Ser→Glu），B9EB10D（B9Ser→Glu，B10His→Asp）和B10D（B10His→Asp）为研究对象，研究了溶液中不同pH值及盐离子浓度对天然胰岛素和突变体稳定性的影响，阐明了这些突变体具有速效特性的结构和理论基础。计算结果与实验相吻合。     

基于相对熵的蛋白质设计方法的普遍近似

发展了最近提出的一种基于相对熵原理的蛋白质设计方法. 将该方法从必须满足特定的条件才能适用, 推广到普遍适用. 研究表明, 扩展前的方法可被看作扩展后方法的特例, 扩展后的采用普遍近似的蛋白质设计方法更利于蛋白质设计的研究, 使基于相对熵的蛋白质设计方法更具有普遍性, 同时还提高了对蛋白质序列的预测精度.