基于质谱数据蛋白质直接鉴定系统设计和实现

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1、DesignandImplementationofDirectProteinIdentificationSystemBasedonMassSpectrometryDataYangChongB．E．(HunanUniversity)2009AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringSoftwareEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUnivers

2、itySupervisorAssociateProfessorZhangJinSeniorEngineerLiuShuYuanApril，2013㈣0舢8舢6哪5岫5舢3籼Z洲Y湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：帕7中日期：纠3年厂月习日学位

3、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密囱。(请在以上相应方框内打“√’’)作者签名：杨冲日期：少cjl年，月巧日翮虢杀锋古旧乞～脚m哆日面向质谱数据的蛋白质直接鉴定系统设计与实现摘要随着“人类基因组计划”的提出

4、，蛋白质组学迅速发展并在相关领域得到了广泛应用。以质谱数据分析为核心的蛋白质鉴定成为蛋白质组学研究的关键领域之一。目前蛋白质鉴定依赖于Mascot等付费或几个免费的数据库，考虑到蛋白质分析的复杂性，Mascot等付费数据库具有较好的性能但无法大规模推广。更关键的是，当前质谱仪的工作原理很可能忽略强度不高但极有价值的谱峰。针对上述问题，本文研究不依赖付费数据库的蛋白质直接鉴定系统，并期望能将算法嵌入质谱仪的实时处理流程中，以更为精确地获取数据。首先，本文讨论了蛋白质组学研究的背景和意义，并较为详细介绍了蛋白质质谱

5、数据的结构和质谱图的基本分析过程，以及国内外在蛋白质研究领域的现状。其次，在简要介绍基于质谱进行蛋白质鉴定流程的基础上，详细说明了几种典型的蛋白质鉴定算法，包括从头测序法、序列搜索鉴定法、使用Tag的方法和质谱数据库搜索方法。然后，提出了蛋白质直接鉴定算法的基本思想，并重点说明了直接鉴定过程的几个关键步骤，包括质谱数据预处理，一级质谱数据分析和二级质谱数据分析。同时，结合“高精度质谱分析”和“稳定同位素快速验证”方法给出了直接蛋白质鉴定流程。最后，针对生物学数据分析平台Galaxy给出了直接蛋白质鉴定系统的设计

6、思路和具体实现。该系统包含三个关键模块，分别是：质谱解析、一级质谱分析和二级质谱分析。系统采用适合质谱数据的开发语言(C++，python，perl)，根据给出的设计方案在集成相关开源工具基础上完成了整个系统，可以通过(sam．galaxcloud．com)访问该系统。最终的测试表明，典型的质谱文件(Raw文件)可以作为系统输入，通过预处理、格式转换、一级和二级质谱分析，在不依赖蛋白质数据库的条件下，实现蛋白质鉴定。同时，所开发的算法能够在进一步简化的基础上嵌入到质谱仪中，从而进一步提高质谱仪的工作效率。关键词

7、：蛋白质；质谱；谱峰；Raw文件；Galaxy平台；Mascot检索软件AbstractWiththeemergenceof”humangenomeproject”，proteomlcshasbeenrapidlydevelopedandwidelyusedinrelatedfields．Theproteinidentification，ofwhichthemassspectrometrydataanalysisisthecore，hasbecomeoneofthekeyareasorproteomicsres

8、earch．Atpresent，theproteinidentificationreliesonthechargeddatabaseslikeMascotorotherfreedatabases．Consideringthecomplexityofproteinanalysis，chargeddatabaseslikeMascothavebetterperformancebutcoul