蛋白质编码序列对蛋白质折叠速率的影响.pdf

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1、分类号UDC论文题目10126-20509007密级编号——研究生：奎瑞羞指导教师：奎塞教拯专业：理途物理研究方向：堡途生物物理2011年5月20日厂原创性声明本人声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除本文已经注明引用的内容外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得凼鏊直太堂及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。学位论文作者签名：指导教师签名：E1期：竺!f：s!!!日期：盈zz：上筮在学期间研究成果使用承诺书本学位论

2、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果属于内蒙古大学。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内蒙古大学就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大学方可投稿或公开发表。学位论文作者签名：盔盗釜日期：型!J查：竺指导教师签名：㈣9川8㈣9⋯8Ⅲ8哪8¨iii●I肿Y博士学位论文：蛋I￡1

3、质编码序列对蛋白质折卺速率的影响蛋白质编码序列对蛋白质折叠速率的影响摘要蛋白质折叠问题被列为“2l世纪的生物物理学"的重要课题，是分子生物学中心法则尚未解决的一个重大生物学问题。其中重要任务之一便是确定蛋白质折叠速率的决定因素，从而理解蛋白质的折叠机理。目前，人们普遍认为决定蛋白质折叠速率的因素主要来自于构成蛋白质的氨基酸序列和各级结构以及环境和温度。我们认为，除此之外，决定蛋白质折叠速率的信息还来自于蛋白质编码序列，它们在调节蛋白质折叠过程中起到重要作用。本文将探讨编码序列对蛋白质折叠速率的影响。蛋白质编码序列不仅包含了编码蛋白的遗传语言，还包含了其它丰富

4、的信息内容。这主要表现在密码子的“摆尾”现象，即密码子第三位点碱基使用的自由度问题。同义密码子使用的作用之一是调节编码序列的高级结构，而最普遍的高级结构单元是回文结构。已有研究表明一些特殊分布的回文结构具有非常重要的生物学功能，而且许多疾病与回文结构相关。所以对回文结构的构成进行全面深入的研究，是全面了解核酸序列信息功能的重要方面之一。另外，回文结构在一定程度上反映了mRNA的序列信息和结构信息。若编码序列对蛋白质折叠速率有影响的话，则应该在编码序列的回文结构和同义密码子使用中体现出来。基于这个思路，我们的主要研究内容如下：1．在蛋白质层面上探究氨基酸片段的

5、平均极性与蛋白质折叠速率的关系。以四种病毒(SARS病毒、艾滋病病毒、丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒)的蛋白质博士学位论文：蛋白质编码序列对蛋白质折叠速率的影响序列以及大肠杆菌60个蛋白酶的所有仅螺旋和∥折叠片段为研究对象，计算了各片段的折叠速率和平均极性，分别在各物种的以螺旋和∥折叠两类二级结构片段中分析了折叠速率和平均极性的相关性。得到结论：不论是病毒蛋白质还是大肠杆菌中的蛋白酶，其中两类氨基酸片段的平均极性与折叠速率都是极显著相关的：对于所有的a片段，二者呈线性正相关；而对于所有的∥片段，二者成线性负相关。结果证实了在蛋白质折叠中，氨基酸的极性起着非常重要

6、的作用。2．编码序列中回文GC含量和回文密度对氨基酸片段平均极性和折叠速率之间关系的影响。定义了蛋白编码序列片段的回文GC含量及回文密度两参量。基于以上四种病毒蛋白质序列的a螺旋片段及∥折叠片段的折叠速率与其平均极性之间的相关性，分析了回文GC含量及回文密度对这一相关性的影响。发现这两个参量确实对氨基酸片段折叠速率和平均极性之间的关系有影响。统计分析表明这两个来自编码序列的参量与氨基酸片段的平均极性无显著关系。这间接说明相应编码序列片段的回文GC含量及回文密度影响了蛋白质的折叠速度，且蛋白质折叠速率与回文两参量之间均呈正相关。进一步分析表明影响的根源来自于回

7、文结构的复杂性或可变性和同义密码子的使用偏好，而不是来自于从密码子到氨基酸的翻译信息。这说明蛋白质编码序列确实携带有影响肽链折叠速率乃至蛋白质结构的信息。3．为了从多个角度印证mRNA结构和序列对蛋白质折叠速率的影响，先选择编码序列的序列参数—GC含量来做初步分析。基于Gromiha给出的13个全∥类蛋白质，得到相应编码序列的GC含量并将它加入至UGromiha基于蛋白质序YU4个参数的预测折叠速率回归方程中来检验GC含量在蛋白质折叠过程中的作用。与Gromiha的结果比较，预测值和实验值之间的相关系数提高了2％，即从GromihaⅡ博士学位论文：蛋白质编码

8、序列对蛋n质折叠速率的影响的0．96增加到O．98，