طبقه بندي طبقه بندي پروتئين هاپروتئين ها

با استفاده از با استفاده از شبكه عصبي شبكه عصبي

مصنوعيمصنوعي

پروتئينها از بهم پيوستن اسيدهاي آمينه توسط پيوندهاي پپتيدي به صورت يك زنجيره

بوجود مي آيند.

پروتئينها از نظر طول زنجيره اسيد آمينه( و 000/30 تا بيش از 30)از

همچنين ترتيب قرار گرفتن اسيدهاي آمينه, با هم متفاوت هستند.

پروتئينها ماشينهاي حياتپروتئينها ماشينهاي حياتپروتئينها ماكروملكولهايي هستند كه تمام پروتئينها ماكروملكولهايي هستند كه تمام

اعمال مهم در ارگانيسم ها را انجام مي دهند از اعمال مهم در ارگانيسم ها را انجام مي دهند از ،،جمله اين اعمال انجام واكنشهاي بيوشيمياييجمله اين اعمال انجام واكنشهاي بيوشيميايي

انتقال مواد غذايي و تشخيص و انتقال پيامها انتقال مواد غذايي و تشخيص و انتقال پيامها ..تتسساا

عملكرد پروتئين ها به ساختارفضايي آنها عملكرد پروتئين ها به ساختارفضايي آنها بستگي دارد. اسيدهاي آمينه كه با ترتيبي خاص بستگي دارد. اسيدهاي آمينه كه با ترتيبي خاص

انداند كنار هم قرار گرفتهكنار هم قرار گرفته)ساختار اول( )ساختار اول(

خوردن در رو و كنار يكديگر زير خوردن در رو و كنار يكديگر زير با پيچ و تاببا پيچ و تابواحدهايي را مي سازند )ساختار دوم( واحدهايي را مي سازند )ساختار دوم(

كه با استفاده از آنها ساختار فضايي پروتئين كه با استفاده از آنها ساختار فضايي پروتئين ساخته مي شودساخته مي شود)ساختار سوم( )ساختار سوم(

و حتي گاه چند واحد اينچنيني با قرار گرفتن در و حتي گاه چند واحد اينچنيني با قرار گرفتن در را بوجود مي را بوجود مي تريتري كنار هم خود ساختمان عظيمكنار هم خود ساختمان عظيم

آورند.آورند. )ساختمان چهارم()ساختمان چهارم(

ساختار پروتئينهاساختار پروتئينها

كالس آلفاكالس آلفا

مارپيچ آلفا يكي از عناصر اصلي ساختمان دوم پروتئينها است. اتمهاي اكسيژن و نيتروژن زنجيره اصلي در مارپيچ آلفا با

يكديگر پيوند هيدروژني دارند.

خصوصيات كالس آلفاخصوصيات كالس آلفامارپيچ هاي آلفا كه در پروتئين ها مشاهده مي

هستند. شوند اغلب راستگردديده شده است كه زنجيره هاي جانبي مختلف

ضعيف اما معيني براي حضور در مارپيچ تمايلآلفا يا عدم حضور در آن دارند.

بنابراين آالنين، گلوتاميك اسيد، لوسين و متيونين تشكيل دهنده هاي خوب مارپيچ آلفا هستند در

حاليكه پرولين، گاليسين، تايروزين و سرين از اين نظر بسيار ضعيف هستند.

عمومي ترين مكان براي مارپيچ هاي آلفا در ساختمان پروتئين در طول سطح خارجي پروتئين

است كه يك سمت از مارپيچ به طرف حالل و سمت ديگر به طرف آبگريز داخلي پروتئين است.

صفحات بتاصفحات بتا

دومين عنصر ساختماني اصلي كه در پروتئين هاي كروي پيدا ميشود صفحات بتا هستند.

بر خالف مارپيچ آلفا كه از يك منطقه پيوسته اين ساختمان از تركيب ساخته شده است

شده تشكيلچندين منطقه زنجير پلي پپتيدي اسيد آمينه طول 10 تا 5معموالً رشته هاي بتا .استبطوريكه در مجاور يكديگر رديف ميشوند و دارند

پيوند هاي هيدروژني ميتوانند بين گروه هاي كربونيل يك رشته بتا و گروه هاي آمينوي روي

د.نرشته مجاور و برعكس تشكيل شو

رشته هاي بتا به دو طريق ميتوانند براي تشكيل صفحات چين خورده با هم ميانكنش

:داشته باشند

صفحات بتاصفحات بتا

و يا به حالت موازي ناهمسو

(1)شكل به حالت صفحه موازي همسو

(2شكل)

سلسله مراتب ساختماني سلسله مراتب ساختماني پروتئينهاپروتئينها

ساختمان دوم بطور عمده از رشته هاي بتا و مارپيچ آلفا ساخته شده است.

تشكيل ساختمان دوم در يك منطقه محلي از پپتيدي تا حدي بوسيله ساختمان اول ‌زنجيره پلي

شود.‌تعيين مي

عناصر ساختمان دوم معموالً خودشان را در شكل دهند.‌هاي ساده آرايش مي‌موتيف

طبقه بندي ساختمانهاي طبقه بندي ساختمانهاي پروتئينيپروتئيني

دوِمينساختمان هاي متصل بهم،‌براساس موتيف- آلفا 1 ميشود: بندي‌ها به سه گروه اصلي طبقه

بطور انحصاري از ، هستهنهاساختمااين در :دومين هات. ساخته شده اسمارپيچ هاي - بتا 2

موازي هسته از صفحات ساختمانهااين در :دومين ها ناهمسو تشكيل يافته و معموالً دو صفحه

شده اند. برروي يكديگر چفت- آلفا / بتا 3

كه يك صفحه -α- هاي ‌از تركيبي از موتيف :دومين هاموازي غالباً همسوي احاطه شده بوسيلة

دهد ساخته مي شوند.‌ را تشكيل ميαهاي ‌مارپيچ

توان با ‌هاي عصبي را مي‌شبكههاي ‌اغماض زياد، مدل

الكترونيكي از ساختار عصبي مغز انسان ناميد.

مكانيسم فراگيري و آموزش مغز اساساً بر تجربه استوار

هاي الكترونيكي ‌است. مدلهاي عصبي طبيعي نيز ‌شبكه

بر اساس همين الگو بنا اند و روش برخورد چنين ‌شده

هايي با مسائل، با ‌مدلهاي محاسباتي كه ‌روش

طور معمول توسط ‌بههاي كامپيوتري در ‌سيستم

اند، تفاوت ‌پيش گرفته شده دارد.

شبكه هاي عصبيشبكه هاي عصبي

سازي شده يا سازي شده يا ‌‌هاي عصبي شبيههاي عصبي شبيه‌‌شبكهشبكهكامپيوتري، فقط قادرند تا بخش كوچكي از كامپيوتري، فقط قادرند تا بخش كوچكي از

هاي عصبي هاي عصبي ‌‌هاي شبكههاي شبكه‌‌خصوصيات و ويژگيخصوصيات و ويژگيسازي كنند.سازي كنند.‌‌بيولوژيك را شبيهبيولوژيك را شبيه

افزار، افزار، ‌‌در حقيقت، از ديد يك مهندس نرمدر حقيقت، از ديد يك مهندس نرمافزاري، افزاري، ‌‌هدف از ايجاد يك شبكه عصبي نرمهدف از ايجاد يك شبكه عصبي نرم

سازي مغز انسان باشد، سازي مغز انسان باشد، ‌‌بيش از آنكه شبيهبيش از آنكه شبيهايجاد مكانيسم ديگري براي حل مسائل ايجاد مكانيسم ديگري براي حل مسائل

هاي هاي ‌‌مهندسي با الهام از الگوي رفتاري شبكهمهندسي با الهام از الگوي رفتاري شبكهبيولوژيك است.بيولوژيك است.

شبكه هاي عصبيشبكه هاي عصبي

شبكه هاي شبكه هاي عصبي عصبي مصنوعيمصنوعي

روش روش محاسباتي محاسباتي

متداولمتداولمشخصهمشخصه

روش پردازش روش پردازش ترتيبيترتيبيموازيموازي((rightright brainedbrained)) ((leftleft brainedbrained))توابعتوابع

با مثالبا مثال((Socratic allySocratic ally))

به كمك قواعدبه كمك قواعد((didacticallydidactically)) روش فراگيري روش فراگيري

پردازش پردازش حسگرها، حسگرها، تشخيص تشخيص

گفتار، نوشتار، گفتار، نوشتار، ‌‌الگوالگو

حسابداري، حسابداري، واژه پردازي، واژه پردازي،

رياضيات،رياضيات،ارتباطات ارتباطات   

ديجيتالديجيتال

كاربردكاربرد

انتخاب معيار جهت تعيين كالس انتخاب معيار جهت تعيين كالس طبقه بندي پروتئينها بر مبناي محتواي ساختاري پروتئين هاساختاري پروتئين ها

ساختمان دوم آنها صورت ميگيرد.

انتخابي جهت تعيين كالس هايمعياريكي از معيار ،ساختاري پروتئينهاي مورد مطالعه

مي باشد كه Chou (1995)استفاده شده بوسيله د:وبه صورت زير بيان مي ش

%5 و 40% - پروتئينهاي كالس

% 40 و 5% - پروتئينهاي كالس %15 و/ 15% - پروتئينهاي كالس

موازي همسوصفحات % 60 با بيش از

‌%15 و+ 15% - پروتئينهاي كالس

موازي ناهمسو صفحات %60 با بيش از

بانك هاي اطالعاتي بانك هاي اطالعاتي

در اين پژوهش، از دو بانك اطالعاتي استفاده شد. مشخصات اين دو بانك در جدول زير آمده

است:تعداد

پروتئينهاي كالس

تعداد پروتئينهاي

كالس

تعداد پروتئينهاي

كالس

تعداد پروتئينهاي

كالس

Bank 130303030

Bank 230303030

نتيجه شبيه سازينتيجه شبيه سازيبطور خالصه مي توان نتايج بدست آمده از

:اين پژوهش را در جدول زير مشاهده نمود

روششبكه عصبي

كالسهاي پروتئينيكالسهاي پروتئيني

كالس 4/59%

كالس 25/81%

/ كالس 2/82%

دقت كل پيشگويي07/78%