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第1章 格子聚合物和蛋白质模型1

1.1链分子的简化模型1

1.2简单的格子聚合物4

1.3具有类蛋白质性质的简单格子聚合物6

1.4最小类蛋白质模型7

1.5高协调格子蛋白模型10

1.6应用格子模型的蛋白质折叠和结构预测13

参考文献14

第2章 蛋白质和多肽的多尺度对接17

2.1引言17

2.2刚性对接程序18

2.3柔性对接19

2.4 CABS多尺度柔性对接20

2.4.1柔性处理21

2.4.2多肽对接到受体蛋白的示例21

2.4.3蛋白质-蛋白质对接23

2.5展望24

参考文献25

第3章 蛋白质粗粒化模型：理论与应用28

3.1引言28

3.2蛋白质粗粒化模型的发展史29

3.3构象空间表示方式的选择35

3.4相互作用设计形式36

3.5粗粒化力场的获得37

3.5.1基本公式37

3.5.2统计势（玻耳兹曼原理）38

3.5.3 PMF的因子展开40

3.5.4力匹配方法44

3.5.5有效能量函数的优化46

3.5.6“基于知识”和“基于物理”的势能48

3.6粗粒化模型在蛋白质结构预测中的应用49

3.7粗粒化模型在研究蛋白质动力学和热力学中的应用52

3.8结论与展望57

参考文献58

第4章 基于原子模型和粗粒化模型的结构预测与优化中的构象采样70

4.1引言70

4.2迭代结构优化框架71

4.2.1采样效率的定量度量72

4.3不同分辨率的蛋白质模型73

4.3.1蛋白质的全原子模型74

4.3.2蛋白质的粗粒化模型75

4.4采样不同蛋白质模型进行迭代优化81

4.4.1采样方法82

4.4.2向天然态的精细优化83

4.5结论与展望86

参考文献87

第5章 蛋白质的有效全原子势89

5.1引言89

5.2有效势91

5.3应用93

5.3.1折叠热力学93

5.3.2机械去折叠95

5.3.3聚集性97

5.4结论99

参考文献99

第6章 蛋白质粗粒化模拟中的统计接触势：从两体到多体势102

6.1引言102

6.2基于知识的势函数的发展历史103

6.2.1逆玻耳兹曼关系104

6.2.2准化学近似106

6.3距离无关的势函数107

6.3.1采样权重107

6.4距离相关的势函数109

6.5几何势函数110

6.6多体势111

6.6.1四体接触势111

6.6.2四体接触势的能量方程113

6.7优化方法114

6.8蛋白质统计接触势与理想的氨基酸相互作用模式的比较分析114

6.9蛋白质粗粒化模型的统计力场116

6.10基于知识势函数的应用116

6.11未来发展趋势118

参考文献122

第7章 蛋白质集合运动的全原子描述和粗粒化描述之间的关联127

7.1引言127

7.2蛋白质在不同时间尺度的内在动力学：研究方法129

7.2.1低能的集体激发130

7.2.2结构子态130

7.2.3子态之间及子态内部的涨落131

7.2.4不同子态的结构涨落之间的比较132

7.2.5蛋白质动力学的粗粒化描述及模拟132

7.3不同时间尺度上的蛋白质内在动力学：以腺苷酸激酶为例133

7.3.1在一个近乎平坦的自由能曲面下的构象涨落：以TAT为例138

7.4结论139

参考文献140

第8章 基于结构的生物分子模型：蛋白质拉伸、结节动力学、流体动力学效应及病毒衣壳刻痕143

8.1引言143

8.2基于结构的蛋白质模型145

8.3基于结构的DNA和树状分子模型149

8.4基于结构的蛋白模型应用举例151

8.4.1 17 134个蛋白质的机械强度151

8.4.2结的动力学153

8.4.3膜蛋白157

8.4.4流体动力学相互作用157

8.4.5病毒衣壳的纳米压痕158

参考文献161

第9章 蛋白质能量地貌采样——有效算法探索166

9.1引言166

9.2基本的模拟技术167

9.2.1分子动力学模拟167

9.2.2蒙特卡洛模拟168

9.2.3优化技术168

9.3先进的模拟技术170

9.3.1去折叠模拟170

9.3.2先进的更新方法170

9.3.3广义系综技术171

9.4最近的应用177

9.5结论179

参考文献180

第10章 蛋白质结构预测：从已知结构识别匹配到片段重组183

10.1引言183

10.2蛋白质结构预测方法：分类与关键评价184

10.3基于模板的蛋白质结构预测的“元”方法188

10.4从多模板模型到杂合模型190

10.5片段组装：从头蛋白质结构预测方法的新趋势192

10.5.1基于片段组装的从头预测（及随后的结构优化）193

10.5.2包含片段组装和折叠模拟的混合方法195

10.5.3其他基于模板预测的蛋白质结构预测方法197

10.6为什么片段组装方法能如此成功197

10.7结论与展望198

参考文献199

第11章 基因组水平的蛋白质结构预测204

11.1引言204

11.2基因组水平蛋白质结构预测领域的最前沿研究207

11.3 TASSER方法208

11.4 I-TASSER方法210

11.5用TASSER/I-TASSER进行大规模结构预测测试212

11.6大肠杆菌基因组中中等大小ORF的结构预测213

11.7人类基因组中的全部907个推定GPCR的结构预测214

11.8 I-TASSER方法应用于沙眼衣原体基因组218

11.9结论219

参考文献220

第12章 蛋白质折叠动力学研究的多尺度方法225

12.1引言225

12.2将实验与理论模拟相结合的结构动力学研究226

12.3基于高精度简化模型的蛋白质动力学研究228

12.3.1采用高精度从头模型的蛋白质折叠研究范例体系228

12.4结论231

参考文献232

第13章 基于模板的蛋白质结构模型的误差估计236

13.1引言236

13.2质量评价方法的概述238

13.2.1基于物理学的打分238

13.2.2基于知识的势238

13.2.3评价比对质量239

13.3 SPAD分值240

13.3.1 SPAD分值的定义240

13.3.2 SPAD与模型RMSD的相关性241

13.3.3与模型局部质量的相关性241

13.4结构模型的真实值质量评价242

13.4.1 Tondel方法242

13.4.2 ProQ243

13.4.3 TVSMod243

13.4.4 SubAqua方法244

13.5结论248

参考文献249

第14章 蛋白质结构预测评价方法：问题与对策252

14.1引言252

14.2模型质量的数值计算254

14.3成功策略的鉴定257

14.4认识蛋白质结构预测的进展258

14.5模型质量的先验评价261

14.6蛋白质模型在生物医学研究中的应用264

14.7结论与展望266

参考文献267

术语表273