[发明专利]一种人免疫缺陷病毒蛋白酶裂解位点预测及特异性分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种肽的定量结构-裂解性关系分析方法，特别是一种人免疫缺陷病毒蛋白酶裂解位点预测及特异性分析方法。

背景技术

获得性免疫缺陷综合症(俗称艾滋病)主要由人免疫缺陷病毒引起。人免疫缺陷病毒蛋白酶(HIV PR)是一种水解蛋白酶，它与HIV-1病毒前体蛋白(gag，pol与env等)转变成结构蛋白(如逆转录蛋白酶、整合蛋白酶和HIV PR本身)的过程有关。实验表明，通过定点突变强将HIV PR的催化氨基酸残基置换成其它氨基酸残基，可产生非感染性病毒体。因此，HIV PR作为设计治疗艾滋病药物的“靶标”而备受重视，并对其结构和功能进行了深入研究。因艾滋病迅速蔓延，寻找HIV PR抑制剂已成为目前国际上新药研究的一个热点。设计合理抑制剂需对蛋白酶裂解特异性有一全面认识和理解，但因其可在许多不同的、具有较小的或无类似性位点发生裂解，使此工作具有较大的难度(You，et al.，J.Virol.，2005，79：12477)。在各种抑制剂中，很大一部分属于肽类物质，因HIV PR活性部位拥有8个残基，可命名为S4-S3-S2-S1-S1’-S2’-S3’-S4’，有8个相应残基与其相结合，故在肽类抑制剂中，虽偶有7肽及9肽等，但仍以8肽为多，而由20种天然氨基酸理论上可构成20⁸＝～2.56×10¹⁰个8肽分子，若用实验方法一一确定其裂解特异性既耗时又耗力。由此，计算机辅助药物设计方法在HIV PR裂解位点特异性及抑制剂研究开发中具有重要作用，借鉴定量构效关系(QSAR)的研究思路，人们已建立许多模型用于预测肽底物裂解位点，根据“锁钥”学说，通过对肽裂解位点预测可进一步了解HIV PR裂解特异性。进而为设计更有效的HIV PR抑制剂提供参考。至今，h-函数算法(Poorman，et al.，J.Biol.Chem.，1991，22：14554)，神经网络(Cai，et al.，Adv Eng.Software，1998，29(2)：119)，决策树(Yang，et al.，Bioinformatics，2004，20：735)，支持向量机(You，et al.，J.Virol.，2005，79：12477；Yang，et al.，Bioinformatics，2004，20：735)及生物基函数(Thomson，et al.，Bioinformatics，2003，19：1741)等方法已用于预测HIV PR裂解位点特异性。在一定条件下，以这些算法取得或优或差结果，但遗憾的是，这些算法多集中于各种算法优化，而对如何合理表征肽序列结构却较少提及。一种优良的裂解位点预测方法，不仅要能够具有较高的预测能力，而且要能够提供一些与肽裂解性密切相关的重要结构信息。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种人免疫缺陷病毒蛋白酶裂解位点预测及特异性分析方法，其能够用于人免疫缺陷病毒蛋白酶裂解位点预测及其结构-裂解性关系分析，为设计具有可裂解性的肽新品种提供参考。

本发明的目的是这样实现的：一种人免疫缺陷病毒蛋白酶裂解位点预测及特异性分析方法，包括如下步骤：

a)精选天然氨基酸的1369种多维变量参数，包括构成特征、官能团数目、原子中心碎片、分子特性、分子电性作用矢量、分子电距矢量、全息分子电距矢量、拓扑、拓扑电荷指数、运转和路径数目、边缘邻接指数、Burden特征值、自相关、连接性指数、信息指数、特征值指数、Randic分子剖面、几何特征、基于不同原子间距的径向基函数特征、基于电衍射法的分子结构表征参数、加权整体不变分子的特征及几何、拓扑与原子重量的集合参数，基于主成分分析方法，建立氨基酸多维信息得分矢量；

b)应用氨基酸多维信息得分矢量对人免疫缺陷病毒蛋白酶可裂解肽与非裂解肽的结构进行表征；

c)用逐步方法挑选与肽裂解密切相关的性质参数；

d)应用线性判别分析方法建立裂解位点预测及特异性分析模型；

e)分别以自取代检验，留一法交互检验以及外部检验验证模型的预测能力；

f)对人免疫缺陷病毒蛋白酶可裂解肽与非裂解肽的各位点的性质参数进行方差分析。

进一步，在于步骤a)具体包括如下步骤：