基于显著特征的蛋白质三维模型相似性分析

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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:基于显著特征的蛋白质三维模型相似性分析英文论文题目：Three-dimensionalproteinmodelsimilarityanalysisbasedonsalientfeature学科专业：数学作者姓名：姚波指导教师：李重完成日期：2015年12月25日I浙江理工大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和

2、致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得浙江理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。II学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解浙江理工大学有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适

3、用本授权书）III摘要蛋白质三维模型相似性分析是生物信息学重要研究课题之一。蛋白质三维模型相似性分析研究有助于我们了解蛋白质的结构及其功能，从而在医药研究、计算机辅助设计蛋白质分子、蛋白质结构分析与预测等领域发挥了重要作用。由于蛋白质三维模型表面形状复杂，以及模型变形对拓扑结构变化和相似性分析的影响，导致其形状分析的难度增大。本文提出了一种蛋白质三维模型相似性分析方法，主要工作如下：1.分析当前三维模型特征提取算法及形状分析的研究现状，并阐述蛋白质三维模型的相似性分析研究现状。2.分析了蛋白质三维模

4、型的构建方法，介绍了蛋白质三维模型表面的一些常用形状参数：曲率、形状指数、形状直径函数、保形因子，并给出了它们的计算方法以及对蛋白质三维模型相似性分析的影响。3.对于蛋白质三维模型，构造了一种基于形状指数的显著几何特征计算公式，通过k均值聚类得到蛋白质模型的增强特征信息，并构造蛋白质三维模型的特征矩阵，作为蛋白质三维模型相似性分析的特征描述符。4.构造基于矩阵的灰色关联分析方法并进行蛋白质三维模型的相似性分析。通过与现有一些方法的比较，发现本文算法的实验结果更加准确且计算效率得到提高。同时用实验得到

5、的相似性度量值构造出蛋白质模型之间的系统发生树。最后，总结了本文的研究内容，提出了今后研究的方向。关键词：蛋白质三维模型；曲率；形状指数；显著几何特征；特征匹配；灰色关联分析IVAbstractProteinsimilarityanalysisisanimportanttopicinbioinformatics.Withit,wecanhelpunderstandthestructureandthefunctionofproteins.Theproteinshapeanalysisplaysanim

6、portantroleinmedicalresearch,computeraidedmoleculardesign,proteinstructureretrievalandprediction,amongothers.However,theanalysisishighlychallengingduetothecomplexityofaprotein’sthree-dimensionalsurfaceshape,whichcandeformsignificantlyenoughtochangethet

7、opologicalstructureduringmolecularinteractions.Thispaperputsforwardakindofthree-dimensionalproteinmodelsimilarityanalysismethod.Themainworksareasfollows:1.Itanalyzesthecurrentresearchstateaboutthefeatureextractionalgorithmandshapeanalysisofthreedimensi

8、onalmodelsandalsointroducesthesimilarityanalysisresearchofthreedimensionalproteinmodels.2.Itintroducesthereconstructionmethodofthree-dimensionalproteinmodelsandsomecommonlyusedshapeparametersonthesurfaceofthethree-dimensionalproteinmode