1、蛋白質翻譯后修飾與蛋白質多樣性、功能調節(jié)、信號傳導和人類的疾病都有著密切的關系。迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)了超過200種的蛋白質翻譯后修飾類型，常見的并被主要的蛋白質翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫收錄的也有超過60種類型?，F(xiàn)在對于蛋白質翻譯后修飾的研究集中在鑒別、反應機制及其特征富集幾個方面。一些非氧化還原類或酶催化的翻譯后修飾，如：磷酸化、泛素化和乙?；龋浞g后修飾過程的反應機制較明確，因此，序列上的特征明顯。然而，氧化還原類的翻譯后修飾，包括：酪氨酸

2、硝化和半胱氨酸硫代亞硝化，反應機制復雜，至今提出了多種與自由基相關的機制，序列上沒有明顯特征，因此，對于此類翻譯后修飾的分類和預測處于較低的水平。氧化還原類翻譯后修飾在生物體中通常扮演著重要的角色，如：硝化過程與磷酸化過程競爭、炎癥反應、NO信號轉導和蛋白質功能的調節(jié)（失活）。因此，解析氧化還原類翻譯后修飾蛋白質的特征并發(fā)現(xiàn)潛在的修飾蛋白質具有重要的意義。在已經(jīng)報道的研究中，從序列角度探討蛋白質翻譯后修飾的特征并進行預測，在磷酸化、乙酰

3、化、泛素化等翻譯后修飾中得到了較好的應用，然而，對于氧化還原類蛋白質翻譯后修飾，如酪氨酸硝化、半胱氨酸亞硝化，則使用序列不能很好的解釋其修飾特征，因此，本文從結構出發(fā)，探討這二類蛋白質翻譯后修飾的結構特征，并根據(jù)主要特征對這二類翻譯后修飾進行預測。
　　在蛋白質晶體學的研究中，大量的蛋白質晶體結構數(shù)據(jù)積累了下來。在蛋白質晶體PDB數(shù)據(jù)庫中，有超過90,000個晶體結構。基于蛋白質結構上的保守性高于序列保守性的特性，本文從結構上研究

4、氧化還原類翻譯后修飾，探索這類翻譯后修飾在結構上的特征。
　　本文內容主要包括二大部分：
　　第一部分內容為翻譯后修飾數(shù)庫的構建與氧化還原類蛋白質翻譯后修飾的結構生物信息學研究。首先，通過序列信息搜索到相應的結構數(shù)據(jù)，構建了數(shù)據(jù)庫（第二章）；在此基礎上，對酪氨酸硝化（第三章）和半胱氨酸硫代亞硝化（第四章）的研究。通過對硝化蛋白質和亞硝化蛋白質中硝化/亞硝化位點的近鄰原子分布、氨基酸對、氨基酸三角、表面可及性、pKa和空間位阻

5、效應等結構特征分析，計算結構特征的差異度并進行非參數(shù)檢驗，結果發(fā)現(xiàn)：酪氨酸硝化的過程與其周圍分布的氨基酸種類相關，脂肪族和芳香族殘基，特別是體積大的芳香族、脂肪族是不利于硝化。通過改進的Maximal dependence decomposition聚類方法，構建了硝化酪氨酸的預測模型，預測模型取得了63.30％的敏感性和92.24%的特異性，比只使用蛋白質的序列信息模型更準確。半胱氨酸周圍氨基酸的分布、所在區(qū)域的柔性、堿性環(huán)境和空間位

6、阻效應影響了其硫代亞硝化過程。由于血紅蛋白的亞硝化或去亞硝化現(xiàn)象完全與R/T變構相關，即R構型時發(fā)生亞硝化，T構型時去亞硝化，因此，使用血紅蛋白進行分子動力學模擬來進行驗證。結果發(fā)現(xiàn)，硫代亞硝化半胱氨酸具有更大的柔性、空間位阻較小并且處于相對堿性的環(huán)境中，這些都是通過結構的改變來實現(xiàn)的。綜合可知，氧化類翻譯后修飾在結構上具有更明顯的特征，并且結構的改變、氨基酸分布的改變都會影響硝化/亞硝化的過程。
　　第二部分內容為蛋白質氨基酸拓