蛋白質折疊高效蒙特卡洛模擬方法研究.pdf

1、蛋白質工程是現(xiàn)代生物技術發(fā)展的前沿領域，其根本目的是要將天然存在的蛋白質按照人們的設想進行改造，或者根據(jù)需要設計出具有某種特殊功能的非天然的新蛋白質。而這種改造和設計的重要基礎之一是蛋白質折疊結構預測和研究。蛋白質折疊結構的形狀在很大程度上決定了其可能具有的生物學功能。這就是說，蛋白質的結構與功能之間是具有一致性的。因此對蛋白質折疊結構預測和研究在蛋白質工程中有著極其重要的意義。
　　本文利用隨機過程，隨機優(yōu)化等相關理論知識對模擬

2、退火算法，Wang-Landau蒙特卡洛方法等進行理論分析;在此基礎上設計及改進出更高效的并行模擬退火算法去搜索蛋白質最小能量及其構型，并利用數(shù)理統(tǒng)計思想處理此算法的中間結果和最終結果，以求得所要的最小能量，最終確定蛋白質折疊研究的能量區(qū)間;最后，在前面可確定的蛋白質系統(tǒng)能量范圍內(nèi)，研究和設計高效的蛋白質折疊并行Wang-Landau蒙特卡洛方法，實現(xiàn)模擬仿真在此能量空間的自由行走，從而可利用獲得的系統(tǒng)的狀態(tài)密度函數(shù)等信息，用以研究蛋白

3、質折疊的整個熱動力學過程。
　　本文研究應用于蛋白質折疊的高效蒙特卡洛模擬方法，主要研究特色概括如下:
　　(1).提出了兩種高效的并行模擬退火算法—并行群體模擬退火算法(PGSA)和新并行模擬退火算法(NPSA):針對蛋白質能量空間巨大、能量范圍未知、低能量值難以獲取的情況，在相關理論分析基礎上，本文提出了兩種高效的并行模擬退火算法PGSA和NPSA用以搜索蛋白質最小能量及其構型，從而確定蛋白質系統(tǒng)的能量范圍區(qū)間。