Folding proteins in fatal ways

Human diseases characterized by insoluble extracellular deposits of proteins have been recognized for almost two centuries. Such amyloidoses were once thought to represent arcane secondary phenomena of questionable pathogenic significance. But it is has now become clear that many different proteins can misfold and form extracellular or intracellular aggregates that initiate profound cellular dysfunction. Particularly challenging examples of such disorders occur in the post-mitotic environment of the neuron and include Alzheimer's and Parkinson's diseases. Understanding some of the principles of protein folding has helped to explain how such diseases arise, with attendant therapeutic insights.     

蛋白质折叠的计算机模拟

使用非格点朗之万模型和"Go型"氨基酸相互作用模拟了4个小分子量快速折叠蛋白质的折叠行为.从动力学和热力学两方面的探讨中,得到蛋白质CI2的折叠属于两态过程和蛋白质CheY的折叠过程存在中间态和蛋白质1BBL的折叠属于无势垒的"下山"式过程,而蛋白质片断1BDD(第10至第55残基)的折叠则是介于两态过程和"下山"式过程的中间类型.由于使用了相同的模型,物理机制上这些不同折叠类型显然来自蛋白质不同的天然态拓扑结构.     

Folding at the speed limit

Many small proteins seem to fold by a simple process explicable by conventional chemical kinetics and transition-state theory. This assumes an instant equilibrium between reactants and a high-energy activated state. In reality, equilibration occurs on timescales dependent on the molecules involved, below which such analyses break down. The molecular timescale, normally too short to be seen in experiments, can be of a significant length for proteins. To probe it directly, we studied very rapidly folding mutants of the five-helix bundle protein lambda(6-85), whose activated state is significantly populated during folding. A time-dependent rate coefficient below 2 micro s signals the onset of the molecular timescale, and hence the ultimate speed limit for folding. A simple model shows that the molecular timescale represents the natural pre-factor for transition state models of folding.     

叠腿的遗传学分析

对163对同性别双生子的叠腿方式进行分析．结果表明,叠腿主要与遗传因素有关．采用Smith无偏分析法及刘祖洞理论子女总数校正法对72个家系资料的分析发现．叠腿可能为常染色体单基因遗传,叠腿右型相对于左型为显性性状．此外．虽然遗传因素对该性状起主要作用,但环境因素对其表型也有一定影响．     

地图折叠问题算法设计

文章针对分析问题时最容易采用的搜索方法所存在的空间开销大、数据结构不易构造、时间复杂度高等问题,提出了一种解决方法.该方法直接对字符编号序列进行分析、处理,在一定的限制条件下证明是有成效的,并为最终算法的设计提供了基础.     

蛋白质折叠的计算机模拟

介绍了计算机模拟蛋白质折叠问题的背景、模型和意义。在对模型问题采用Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ方法和单纯遗传算法得到能量最小构象的基础上,提出了适用的混合遗传算法,并通过计算机模拟试验对三种方法作了比较。     

创意平板折叠桌的设计

本文是对2014年全国大学生数学建模竞赛B题的解答,通过建立解析几何和多目标规划模型,对折叠桌的外形、动态变化过程等进行数学描述,并求出了给定形状和高度的折叠桌的最优设计参数.在问题1中,将折叠桌抽象为几何图形,利用解析几何知识建立理论模型,再根据实际桌子的情况,对理论模型进行修正.在问题2中,先对三个目标进行量化,并根据实际情况确定约束条件,建立多目标规划模型,然后分别采用权系数法和进化算法NSGA-II求出多目标规划的最优解,得到给定折叠桌的最优设计参数.在问题3中,先用数学方程描述桌面边缘线和桌脚边缘线的形状,再利用问题1的理论模型得到符合客户要求的桌子,最后沿用问题2的目标建立多目标规划模型,求出最优设计加工参数和平板材料的形状尺寸,使其既满足客户期望又满足产品的设计指标.     

蛋白质折叠的三维计算机模拟

介绍了计算机模拟蛋白质的三维模型,利用混合遗传算法对模型问题进行了模拟计算,获得了由２７个氨基酸残基组成的肽链的能量最小的折叠构象,计算结果表明,对于蛋白质折叠的三维晶格模型而言混合遗传算法是很有效的。     

蛋白质结构域折叠类型的离散量理论预测

根据最近的SCOP库,依据2616个蛋白质结构域折叠类型的分类和PDB库中这些蛋白质的主二级结构序列,计算了这些蛋白质中α螺旋、β折叠和βαβ片段单元的数目,并以此为主要参数构成信息离散源,用离散量方法预测了这些蛋白结构域的折叠类型.结果表明,运用各种不同标准集和检验集,得到α类、β类、α/β类和α β类蛋白质结构域的预测成功率均在99%,92%,89%和87%以上.对标准集总的平均预测成功率为93.82%,对检验集总的平均预测成功率为94.35%.     

蛋白质折迭的若干物理问题

综述了蛋白质折送的基本实验特征，讨论了亘子构象动力学的有关理论结果，分析了格子模拟得到的启示，在此基础上对Ａｎｆｉｎｓｅｎ的热力学假设提出质疑，提出鲁棒极小值的概念，研究了序列决定构象问题，并对折迭途径中的一些问题进行了初步探讨。     

统计物理和蛋白质折叠讲义

在统计物理学（统计力学、动力学理论）及随机过程理论的应用下，生物学和生物物理学得到了更快的发展。     

新生肽链折叠的格子模型

由放置在简立方子上的１２５个以单位键长联接的残基模拟肽链，残基分为亲水和疏水两类．考虑每对非键联接的空间相邻疏水残基间相互吸引．新生肽链的折叠由两种算法模拟：生长算法模拟新生肽链的生长过程，类似于动力学生长行走（ＫＧＷ）．折叠算法采用Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｓ算法．在肽链生长过程中，两种算法交替使用，一旦生长完毕则只使用折叠算法．对３０个随机序列和４个真实蛋白序列的模拟结果表明，生长完毕时，即经过约１０３步模拟，肽链就已处于一种能量较低的状态，其后的折叠较缓慢，再经过约１０５模拟，无明显变化．Ｋａｒｐｌｕｓ小组的模拟结果表明，２７肽须经１０７步才能达到全局极小，这与蛋白体内折叠时标相差很多．提出ｒｏｂｕｓｔ极小的概念取代全局极小来描述蛋白质的生物活性状态．一个ｒｏｂｕｓｔ极小由一组能量足够低的、动力学可及的、几何结构相似的极小组成，系统进入ｒｏｂｕｓｔ极小就不会因热涨落而跃出．一个序列一般有多个ｒｏｂｕｓｔ极小，具体折叠到哪个则与折叠途径有关，据此提出将序列结构特异性推广为序列一途径一结构特异性．     

统计物理和蛋白质折叠讲义

本书是作者根据其在清华大学周培源应用数学中心的系列讲座汇编而成。在各种蛋白质数据库中，已经有丰富的蛋白质结构的信息，有一个一致的观点就是：蛋白质折叠主要是由疏水效应造成的，但是还缺乏控制折叠过程的专门的物理原理的理解，此书从统计物理的观点讨论这个问题。     

圆面折叠桌的动态模型

针对解决平板折叠桌动态模型的问题,通过分析折叠桌的设计原理,利用逐步优化的方法,建立了圆面折叠桌的动态方程.最终运用Matlab和Lingo等软件计算出折叠桌各技术参数的关系,得到了圆面折叠桌动态模型.     

Structure Characterization of the Folding Intermediates of Proteins

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｍａｌｌｓｉｎｇｌｅ ｄｏｍａｉｎ ｐｒｏｔｅｉｎｓｕｓｕａｌｌｙｕｎｆｏｌｄｒｅｖｅｒｓｉｂｌｙｂｙａｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｗｈｉｃｈｐａｒｔｉａｌｌｙ ｆｏｌｄｅｄｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｕｌｌｙｆｏｌｄｅｄ ,ｎａｔｉｖｅｓｔａｔｅａｎｄｔｈｅｆｕｌｌｙｕｎｆｏｌｄｅｄｓｔａｔｅａｒｅｎｏｔｓｔａｂｌｅａｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ .Ｕｎｄｅｒ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ,ｓｏｍｅ ｐｒｏｔｅｉｎｓｈａｖｅｃｏｎｆｏｒ…