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蛋白質結構計算理論與方法

作者：徐達麗//董本志//趙玉茗|責編:關虹玲
出版社：哈爾濱工業大學
ISBN：9787576722628

出版日期：2025/10/01
裝幀：平裝
頁數：235

人民幣：RMB 198 元售價：元

內容大鋼

本書闡述了蛋白質結構計算領域的理論基礎、發展歷程、蛋白質結構預測的技術演進、主流演算法的原理與創新、當前挑戰與未來方向。全書共分為9章，第1章對蛋白質及結構理論進行了概述；第2章探討了分子動力學理論及其在蛋白質結構計算領域的應用；第3章介紹了用於蛋白質結構預測的生物信息學工具與資料庫；第4章對蛋白質結構預測的主流方法進行了系統闡述；第5章至第8章詳細介紹了四種蛋白質結構預測深度學習模型；第9章展望了蛋白質計算中的挑戰、突破與未來。
本書旨在為從事結構生物學、計算生物學、藥物設計及相關領域的研究人員提供系統的理論參考，同時為演算法開發者與實驗科學家搭建跨學科合作的橋樑。

作者介紹

徐達麗//董本志//趙玉茗|責編:關虹玲

第1章緒論
  1.1 蛋白質的概念
    1.1.1 蛋白質的基本定義
    1.1.2 蛋白質的分類
    1.1.3 蛋白質的核心生物學功能
    1.1.4 蛋白質的應用
  1.2 蛋白質的結構基礎
    1.2.1 蛋白質的一級結構
    1.2.2 蛋白質的空間結構
    1.2.3 蛋白質結構的穩定性
  1.3 蛋白質結構預測方法的演變
  1.4 蛋白質結構預測的應用
    1.4.1 藥物研發與設計
    1.4.2 疾病機制研究
    1.4.3 功能註釋與?工程：從實驗室到工業界的橋樑
    1.4.4 蛋白質工程與合成生物學：創造自然界不存在的功能
    1.4.5 農業與生物技術：可持續發展的生物工具
    1.4.6 基礎生物學研究：解鎖生命奧秘的鑰匙
  1.5 本章小結
  主要參考文獻
第2章分子動力學
  2.1 分子力場與能量函數
    2.1.1 勢能函數的形式
    2.1.2 力場優化
    2.1.3 力場的應用
    2.1.4 力場的局限性與發展趨勢
  2.2 分子動力學模擬的理論基礎與實現方法
    2.2.1 分子動力學與計算模擬
    2.2.2 分子動力學計算方法
    2.2.3 分子動力學建模方法
    2.2.4 分子動力學計算軟體
    2.2.5 分子動力學應用
  2.3 本章小結
  主要參考文獻
第3章生物信息學工具與資料庫
  3.1 引言
  3.2 結構解析
    3.2.1 X射線晶體學
    3.2.2 核磁共振光譜學
    3.2.3 冷凍電鏡
  3.3 主要資料庫與工具
    3.3.1 PDB資料庫
    3.3.2 NCBI資料庫
    3.3.3 UniProt資料庫
    3.3.4 AAindex資料庫
    3.3.5 ProtParam在線提取工具
  3.4 蛋白質結構預測的基本技術路線
    3.4.1 序列比對
    3.4.2 同源建模
    3.4.3 結構預測評估指標

  3.5 本章小結
  主要參考文獻
第4章蛋白質結構預測概述
  4.1 蛋白質結構預測的發展
  4.2 蛋白質結構預測方法的輸入特徵與輸出特徵
    4.2.1 輸入特徵
    4.2.2 輸出特徵
  4.3 蛋白質結構預測方法的骨幹網路模型
  4.4 蛋白質結構預測方法
    4.4.1 基於模板的建模方法
    4.4.2 自由建模的片段組裝模擬方法
    4.4.3 基於接觸的蛋白質結構預測
    4.4.4 基於距離的蛋白質結構預測
    4.4.5 基於蛋白質語言模型的蛋白質結構預測
    4.4.6 基於多結構域的蛋白質結構預測
  4.5 蛋白質三級結構預測模型介紹
    4.5.1 RosettaFold
    4.5.2 AlphaFold3
  主要參考文獻
第5章基於多因子特徵融合的蛋白質二級結構預測方法
  5.1 多因子特徵對蛋白質二級結構預測的影響
    5.1.1 因子效果評估方案設計
    5.1.2 評估流程
    5.1.3 評估結果分析
  5.2 基於多因子混合深度模型的蛋白質二級結構預測方法
    5.2.1 模型總體框架設計
    5.2.2 多因子混合深度特徵提取模型
  5.3 實驗設置
    5.3.1 數據來源
    5.3.2 數據集整理及構建
    5.3.3 實驗評估指標
    5.3.4 參數設置
  5.4 實驗結果與分析
    5.4.1 實驗流程
    5.4.2 實驗結果
    5.4.3 討論分析
  5.5 本章小結
  主要參考文獻
第6章基於蛋白質語言模型的蛋白質二級結構預測方法
  6.1 相關理論
    6.1.1 蛋白質語言模型
    6.1.2 門控循環單元
    6.1.3 條件隨機場
  6.2 基於條件隨機場的蛋白質二級結構預測模型
    6.2.1 ILMCNet總體架構
    6.2.2 ILMCNet組成模塊介紹
    6.2.3 實驗設置
    6.2.4 實驗結果及分析
  6.3 基於優化條件隨機場的PPI螺旋結構預測模型
    6.3.1 IAAFCNet總體架構

    6.3.2 IAAFCNet組成模塊介紹
    6.3.3 實驗設置和相關分析
    6.3.4 實驗結果與分析
  6.4 本章小結
  主要參考文獻
第7章基於多特徵融合的輕量級蛋白質接觸距離預測方法
  7.1 相關理論
    7.1.1 狀態空間模型SSM
    7.1.2 Kolmogorov-Arnold網路
    7.1.3 特徵提取
  7.2 MaKa-Mmap整體架構
    7.2.1 模型整體架構
    7.2.2 Mamba Layer
  7.3 模型訓練和評估
    7.3.1 數據集
    7.3.2 預測流程
    7.3.3 實驗環境
    7.3.4 性能評估
  7.4 實驗結果
    7.4.1 與現有實值結構預測方法的比較
    7.4.2 長距離殘基對預測效果分析
    7.4.3 消融實驗
  7.5 案例分析
    7.5.1 具體蛋白質樣本評估
    7.5.2 與AlphaFold2的比較
  7.6 本章小結
  主要參考文獻
第8章蛋白質   配體相互作用
  8.1 蛋白質   配體相互作用的背景
    8.1.1 現實意義
    8.1.2 研究現狀
    8.1.3 基於配體的方法
  8.2 基於蛋白質的方法
    8.2.1 問題定義
    8.2.2 基於相似性或距離度量的方法
    8.2.3 基於隨機遊走的方法和基於知識圖譜的方法
    8.2.4 基於圖的方法
    8.2.5 基於深度學習的方法
  8.3 數據來源及其表示
    8.3.1 藥物表示
    8.3.2 靶標表示
    8.3.3 複合體表示
    8.3.4 資料庫
    8.3.5 評估標準
  8.4 挑戰與展望
  主要參考文獻
第9章蛋白質計算中的挑戰、突破與未來
  9.1 人工智慧革命：重塑蛋白質結構預測與設計
  9.2 在蛋白質結構計算中的突破
    9.2.1 端到端結構預測模型

    9.2.2 AlphaFold Protein Structure DataBase(AFDB)
    9.2.3 未來展望
  9.3 在蛋白質功能計算中的突破
  9.4 在蛋白質從頭設計中的突破
  9.5 從頭開始的蛋白質設計：未來方向
  主要參考文獻

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