1、蛋白質(zhì)是生物體的基本構(gòu)件，幾乎一切生命現(xiàn)象都要通過蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和功能體現(xiàn)出來，而蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)決定了其行使的功能，尤其是蛋白質(zhì)分子表面結(jié)構(gòu)對(duì)功能影響最大，它決定了蛋白質(zhì)分子的形狀、表面電荷分布及具有重要功能的氨基酸殘基的空間排列。因此，從蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)上來推斷和確定蛋白質(zhì)分子的功能對(duì)于結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究的不斷推進(jìn)有重要的意義。隨著分子圖形學(xué)的不斷發(fā)展，根據(jù)現(xiàn)有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫對(duì)已知蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)可視化，可以更加直觀、清晰的獲得與

2、生物功能相關(guān)的信息。目前各種蛋白質(zhì)分子三維可視化系統(tǒng)已經(jīng)廣泛用于生物學(xué)研究中，且功能在不斷完善，但大多數(shù)系統(tǒng)都沒有實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)分子表面結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算和直觀顯示。因此，基于蛋白質(zhì)分子表面結(jié)構(gòu)特征，實(shí)現(xiàn)分子表面參數(shù)的計(jì)算和可視化具有重要意義。
　　本文首先對(duì)蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件進(jìn)行仔細(xì)分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)蛋白質(zhì)分子的VDW模型、球棍模型、飄帶模型和分子表面模型進(jìn)行合理構(gòu)建。在分子表面建模中，本文研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于蛋白質(zhì)分子溶劑外

3、部表面的三角網(wǎng)格生成算法，該算法穩(wěn)定性好，提高了分子表面網(wǎng)格構(gòu)建的效率；同時(shí)，提出了一種蛋白質(zhì)分子表面原子曲率的計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了分子表面曲率和形狀指數(shù)等特征參數(shù)的計(jì)算。這些表面結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)蛋白質(zhì)分子的穩(wěn)定性、分子間的相互識(shí)別以及分子三維結(jié)構(gòu)預(yù)測等研究都有重要的作用。
　　本文還從蛋白質(zhì)分子表面原子出發(fā)，提出了一種新的描述蛋白質(zhì)分子表面凹凸性質(zhì)的參數(shù)——凹凸指數(shù)CCI。通過對(duì)蛋白質(zhì)相互作用位點(diǎn)以及泛素化位點(diǎn)CCI值的統(tǒng)計(jì)研究，預(yù)示著利

4、用該參數(shù)不僅可以有效的檢測出分子表面的凹凸區(qū)域，同時(shí)該參數(shù)的可視化可以直觀反映蛋白質(zhì)相互作用位點(diǎn)以及所能容納配體的大小和形狀。這將有助于我們預(yù)測蛋白質(zhì)分子之間的對(duì)接以及新藥物的合理設(shè)計(jì)。
　　最后本文利用OpenGL技術(shù)開發(fā)了ProtCC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了多種模式的蛋白質(zhì)分子三維結(jié)構(gòu)顯示，以及蛋白質(zhì)分子表面結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算及可視化。同時(shí)，該系統(tǒng)提供了蛋白質(zhì)分子表面特定氨基酸分布情況可視化功能，為我們?nèi)嬷庇^的分析蛋白質(zhì)表面物理性質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)分