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细胞内铜离子螯合蛋白质数据库的构建及数据分析

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第一章问题的引出

1.1神经退行性疾病与药物设计

1.1.1自由基氧化胁迫

1.1.2蛋白质的错误折叠、聚集

1.1.3药物设计

1.2铜离子与神经退行性疾病

1.3构建铜离子螯合蛋白质数据库的意义

第二章生物信息学基础

2.1基因组测序与核酸序列数据库

2.2蛋白质测序与氨基酸序列数据库、蛋白质结构数据库

2.3生物序列分析

2.3.1序列比对简介

2.3.2核酸序列的分析方法

2.3.3蛋白质二级结构预测

2.3.4蛋白质三维结构的预测

第三章计算机科学在本论文中的应用

3.1 MySQL(结构化查询语言)

3.2 HTML(超文本标注语言)

3.3 PHP(超文本预处理器)

3.4 APACHE(Web服务器)

第四章细胞内铜离子的转运体系

4.1铜离子的摄取(uptake)

4.1.1高亲和力的铜离子转运体系

4.1.2低亲和力的铜离子转运体系

4.2 Cu+在细胞内的运输

4.2.1 ATX1、HAH1与CCC2

4.2.2 COX17、hCOX17与SC01

4.2.3 LYS7、CCS与SOD

4.3细胞内Cu+的其它转运方式

4.4存在的问题

第五章DCCP数据库的构建

5.1数据的收集

5.1.1三级结构数据的搜集

5.1.2一级序列数据的搜集

5.2数据的整理

5.3可用信息的提取

5.4数据库信息输入

5.5前台界面的编写及其与后台数据库的连接

5.6数据库的对外服务

5.7数据库的更新

第六章数据分析

6.1蛋白质分类

6.2不同性质氨基酸含量分析

6.2.1疏水氨基酸和亲水氨基酸含量分析

6.2.2蛋白质疏水性(Hydrophobicity)的变化

6.2.3形成β折叠的倾向性分析

6.3蛋白质的二级结构预测结果及其评价

6.3.1方法

6.3.2结果处理

6.3.3二级结构预测结果及讨论

6.4铜离子螯合蛋白的进化的一点讨论

第七章结论

参考文献

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致谢

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摘要

近年来的研究表明,金属离子尤其是铜、铁等过渡金属离子的异常代谢与阿尔茨海默氏病、朊病毒疾病等神经退行性疾病有关.而金属离子的异常代谢又是由于其转运蛋白正常功能发生异常或者是丧失所导致,所以对金属离子螯合蛋白质的研究进行的如火如荼.结合已有的生物信息学优势,该论文拟构建铜离子螯合蛋白质数据库(The Database of Copper-Chelating Proteins,简称DCCP).虽然国际上有些蛋白质数据库已经收录了部分铜离子螯合蛋白质,但是收录信息不全面,更新速度较慢,蛋白质的结构信息涵盖较少是其主要缺点,DCCP则可以弥补其不足.在构建数据库的基础上,还对DCCP收录的数据进行初步分析,结果将对神经退行性疾病的药物研发有一定的帮助.铜离子螯合蛋白质和非螯合金属离子蛋白质功能各异,性质不同.通过对DCCP_3D库的序列和负样本(从SWISS-PROT随机选取的相同数量的蛋白质序列)进行氨基酸含量的分析,形成折叠结构的倾向性分析,发现两类蛋白质的氨基酸组成和含量基本稳定,无明显差异,这种进化机制可能对于保持物种稳定性有重要意义.蛋白质的二级结构预测必须在一级序列的基础上进行,它与氨基酸的组成和含量有关.通过对DCCP_3D的蛋白质序列进行二级结构预测,发现选取的几个二级结构预测软件对铜离子螯合蛋白质的预测精度明显低于其所能达到的最高精度,说明这些二级结构预测软件都有一定的适用范围.铜离子螯合蛋白质多在氧化还原、电子传递、金属离子转运等过程中起重要作用.作为一类特殊的功能相关蛋白质,它们之间可能是协同进化关系.对目前最为瞩目的Prion蛋白与SOD,CCS蛋白质进行的初步进化分析印证了有直接物理接触的CCS和SOD是协同进化的,而Prion蛋白质则与其无直接相互作用.在构建数据库的基础之上,对库中收录的数据进行的一级序列分析,二级结构预测,高级结构模建,蛋白质功能分类和进化分析将对铜离子螯合蛋白质的基础研究和疾病治疗的应用研究有一定的意义.

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