检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机与应用化学 2005年第5期22卷 339-343页

作者：曹同成陈开李通化同济大学化学系上海200092

药物分子对接是计算机辅助药物设计的主要方法之一。利用化学得分函数(Chemscore)作为能量函数,以及将一种新的优化算法一两层粒子群算法作为搜索算法,得到了一种新的计算机分子对接程序:tPSODock。利用tPSODock计算了100个蛋白质-配体... 详细信息

药物分子对接是计算机辅助药物设计的主要方法之一。利用化学得分函数(Chemscore)作为能量函数,以及将一种新的优化算法一两层粒子群算法作为搜索算法,得到了一种新的计算机分子对接程序:tPSODock。利用tPSODock计算了100个蛋白质-配体的复合物,并且与Consdock和Autodock 3.0计算结果进行了对比,结果显示88%的计算结果RMSD小于2.0A, 优于Consdock以及Autodock的计算结果。说明tPSODock在是一种高效的分子对接软件,可以用于大规模数据库的筛选工作,适合新药的开发和研制。

关键词：分子对接化学得分函数(Chemscore) 粒子群算法两层粒子群算法 tPSODock

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启发式优化算法的研究及其在化学、环境、生物信息处理中的应用

启发式优化算法的研究及其在化学、环境、生物信息处理中的应用

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作者：曹同成同济大学

学位级别：博士

该文主要对启发式优化算法的改进和发展及其在化学、环境以及生物信息处理中的应用方面进行了研究.在方法研究方面,该文中主要是对启发式优化算法中的遗传算法、禁忌搜索以及粒子群算法进行了研究和发展.在遗传算法的基础上,发展了实数... 详细信息

该文主要对启发式优化算法的改进和发展及其在化学、环境以及生物信息处理中的应用方面进行了研究.在方法研究方面,该文中主要是对启发式优化算法中的遗传算法、禁忌搜索以及粒子群算法进行了研究和发展.在遗传算法的基础上,发展了实数型的数值遗传算法.但是数值遗传算法存在着"爬山"能力弱,容易陷入到局部最优等缺点.为改进这些缺点,该文中将禁忌搜索引入数值遗传算法中,提出了数值遗传算法-禁忌搜索混合算法(NGA-TS),利用数值遗传算法的搜索能力和并行性以及禁忌搜索的"爬山"能力,充分发挥数值遗传算法和禁忌搜索各自的优点而弥补其不足,大大增强了算法搜索能力.首先,在化学体系中,一些复杂的化学反应,其反应动力学模型往往是未知的,反应级数也不一定为整数,这使得数据的解析更加困难.该文中提出利用目标试验因子分析(TTFA)结合NGA-TS搜索算法解析在反应过程中在线测得的动力学谱—光谱数据矩阵,可在未知各组分纯光谱及动力学模型情况下同时求解出各组分的纯光谱、反应级数及速率常数.并针对两步连续反应模型体系的模拟实验数据矩阵进行了处理,表明该方法能准确的求出各组分的纯光谱、反应级数及速率常数.利用该方法对环境物邻苯二甲酸二乙酯在碱性介质中的水解反应及日落黄水溶液的电解降解反应过程中测得的数据矩阵进行解析,均获得了可靠结果.其次,该文将优化算法应用于计算机辅助药物设计中.该文中应用NGA-TS搜索算法对Autodock3中的优化部分进行改进,编制成了一个新的对接软件,在PC机的Redhat Linux操作系统下运行.在文中首先计算了Autodock提供的β-胰蛋白酶/苯甲咪体系和HIV-1蛋白酶/XK-263体系,检验程序的正确性,然后计算了100个蛋白质-配体复合物,并同原始的Autodock计算的结果和Consdocd计算结果作了对比,表明了NGA-TS搜索方法增强了Autodock中的搜索能力.这种应用研究对于药物候选分子的筛选,全新药物分子设计等都有重大的意义.分子对接的研究目的主要是药物设计,现阶段药物设计的研究重点是生物体中的蛋白质大分子或者多肽作为药物,因此该文中将多肽和蛋白质受体进行了对接研究,并且将蝎毒多肽作为配体,与同源建模出的人类钾离子通道Kv1.1到Kv1.6进行了分子对接计算,取得了令人满意的结果.该方法可以为蝎毒-离子通道体系和HIV-1进入人体细胞过程等研究领域提供重要的工具.

关键词：数值遗传算法禁忌搜索 NGA-TS 粒子群算法两层粒子群算法目标试验因子分析计算机辅助药物设计分子对接 Chemscore 蝎毒多肽钾离子通道

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启发式优化算法的方法和应用研究

启发式优化算法的方法和应用研究

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作者：陈开同济大学

学位级别：博士

该文对启发式优化算法的改进和发展及其在环境污染物分析和处理以及分子对接中的应用方面进行了研究.在方面研究方面,该文首先详细地讨论了并发展了数值遗传算法中使用的运算控制,增强了数值遗传算法的鲁棒性.其次,该文在对遗传算法与... 详细信息

该文对启发式优化算法的改进和发展及其在环境污染物分析和处理以及分子对接中的应用方面进行了研究.在方面研究方面,该文首先详细地讨论了并发展了数值遗传算法中使用的运算控制,增强了数值遗传算法的鲁棒性.其次,该文在对遗传算法与禁忌搜索算法进行分析的基础上,成功地把禁忌搜索独有的记忆功能引入到遗传算法的搜索过程之中,将数值遗传算法和禁忌搜索有机地结合起来,分别发挥了数值遗传算法的全局搜索能力和禁忌搜索的局部爬山能力.该结合的算法在对环境污染物的分析取得了较为满意的结果.在对粒子群算法的研究之中,针对具体的优化问题,该文还详细地探讨了粒子群算法中使用的参数的调节问题.通过使用合适的粒子群算法参数,成功是将粒子群算法应用于环境污染物的分析之中,并取得了较好的结果.在深入研究粒子群算法机理的基础上,该文创造性地提出了两层粒子群算法这一全新优化的思想,并在实际应用中得以实现.该文应用两层粒子群算法,在对蛋白质—配体小分子的半柔性对接中取得了很好的结果.在使用了诸多启发式优化算法的同时,该文还深入地讨论了启发式优化算法在优化过程中存在的特点,并且对遗传算法、遗传算法结合禁忌搜索以及粒子群算法各自的特点进行了详细的比较.在应用研究方面,该文首先将数值遗传算法和粒子群算法结合化学计量学中的正交投影方法应用于环境污染物多氯联苯的色谱分析之中,比较好地解决了多氯联苯同系物色谱峰重叠的优化解析问题.通过对多氯联苯标准混合物的恒温谱图的解析,得到多种多氯联苯同系物的色谱柱保留特征值.这些多氯联苯化合物色谱柱保留特征值的获得对于环境样品中多氯联苯的准确的定性以及定量分析提供了一个比较可靠的方法,对于进一步建立环境中多氯联苯分析体系有着重大的意义.其次,该文对辣根过氧化物酶催化氧化环境污染物苯酚的反应过程进行了分析,应用数值遗传算法结合正交投影方法对反应过程中的光谱信息进行了成功的解析,得到了辣根过氧化物酶催化反应的中间体HRP-Ⅰ和HRP-Ⅱ的纯光谱,以及催化氧化环境污染物苯酚的反应的动力学谱,为研究辣根过氧化物酶对环境中芳香族污染物的氧化过程机理研究提供了有价值的参考方法.在计算机辅助药物设计方面,该文应用两层粒子群算法对蛋白质—小分子半柔性对接中Autodock3中的优化部分进行了改写.在对用于测试的100对蛋白质—配体小分子半柔性对接的优化中,优化结果要远远好于Autodock3使用的遗传算法和局部搜索的方法.改进后的蛋白质—小分子半柔性对接方法有助于提高分子对接方法结果的准确性,能够广泛地应用于药物侯选分子的筛选,全新药物分子设计等方面.

关键词：启发式优化算法多氯联苯辣根过氧化物酶分子对接遗传算法禁忌搜索局部搜索粒子群算法两层粒子群算法

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细胞周期蛋白依赖性激酶2抑制剂的分子对接和定量构效关系研究

细胞周期蛋白依赖性激酶2抑制剂的分子对接和定量构效关系研究

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作者：喻红霞同济大学

学位级别：硕士

该文将分子对接和QSAR这两种药物设计的基本方法和手段同时应用在细胞周期蛋白依赖性激酶2(Cyclin-dependent Kinase 2,CDK2)抑制剂的研究上.CDK在细胞周期的调控中起着重要的作用:其中CDK2调节细胞周期S期染色体DNA的复制,因此CDK2的... 详细信息

该文将分子对接和QSAR这两种药物设计的基本方法和手段同时应用在细胞周期蛋白依赖性激酶2(Cyclin-dependent Kinase 2,CDK2)抑制剂的研究上.CDK在细胞周期的调控中起着重要的作用:其中CDK2调节细胞周期S期染色体DNA的复制,因此CDK2的抑制剂是一些细胞异常增殖的疚病,如癌症,阿耳茨海默氏病的潜在药物.该文从大量文献中搜集和整理了包含有分子结构和生物活性数据的四套CDK2抑制剂数据集,并从PDB(ProteinData Bank)库获取了CDK2的三维结构,以此作为研究的对象.该文所用的QSAR参数全部通过理论计算获得,共采用Jolliffe 1、Jolliffe 2、Krzanowski 1、Krzanowski 2、SPP、GA-PLS六种变量选择的方法,其中前四种算法为作者编写,SPP算法为该课题组编写,GA-PLS算法为***提供.Jolliffe算法是基于PCA的变量选择方法,根据载荷来判定变量的重要性;Krzanowski算法引入了统计理论上的Procrustes分析,从整个数据的全局出发,使选取的子数据集的结构尽可能与原数据集相似,尽可能保留更多的信息;SPP算法是一种适应高维数据,尤其是非正态、非线性高维数据的一种启发性数据分析方法,以衡量数据分布偏离正态分布程度的熵作为投影指标;GA-PLS是一种全局搜索的优化方法,以交叉验证的解释方差作为适应度.从结果来看,一般GA-PLS>Krzanowski>Jolliffe;从选择步骤来看,全局搜索优于局部搜索;从选择标准来看,能更好的衡量数据的整体结构信息的标准优于局部的标准;另外,从计算时间来看,GA-PLS和SPP的计算时间比较长.SPP的实际计算结果不稳定,作为一种变量选择的方法还有待进一步研究.总之,该文选择了一个具有重大理论和实际研究价值的CDK2抑制剂作为研究对象,同时用基于结构的Docking和基于受体的QSAR这两种药物设计方法来进行研究.对于Docking,比较了两种分子对接的方法AutoDock和TPSODock,并从能量和构象上进行了分析.对于QSAR,实现并比较了几种变量选择的方法,并引入了GAGP-PLS非线性建模.这给药物设计体系的挖掘、方法的应用和发展奠定了坚实的理论基础.

关键词：细胞周期蛋白依赖性激酶2 分子对接定量构效关系 AutoDock 两层粒子群算法变量选择主成分分析偏最小二乘顺序投影寻踪遗传算法遗传编程

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