美研究新的计算机数据分析方法辅助蛋白质结构测定
http://www.100md.com
2000年12月10日
当一束X射线穿过蛋白质晶体样品时，X射线将根据晶体中的原子排布散射成一定的图案模式。通过对这个图案进行解码，研究人员将会得到蛋白质分子的形状及其内部的原子排布情况。但是图案模式的解码工作并不简单，要想获得一个较大一点的蛋白质的结构，一般要花费几个礼拜甚至数月的时间。
现在，一位康奈尔大学的研究者试图研究出一种更快的计算机数据分析方法。Veit Elser是物理系的一位副教授，他已经从美国国家自然基金会那里获得了一项为期三年，总额为234,320美元的资助，为X射线结晶学研究新的计算机算法。这项资助是由基金会的信息技术研究局主动提供的。
晶体学测量从蛋白质晶体样品上获得的X射线的振幅，这些射线将通过交叉扫描输出端平面得到的一个干涉条纹波谱图案。蛋白质晶体衍射产生的X射线波谱图案很复杂，是X射线被晶体中的原子中的电子的交叉散射得到的，其图形的模式将由那些电子排布决定。
振幅只不过是用来推导晶体模式的信息的一部分。它将非常有助于我们获得每个点的波的相位信息(相位指的是波是否处于波峰、波谷或是两者之间的某个位置)。但是至今为止，X射线晶体学还不能很好地解决相位问题。通过计算机将检测到的振幅同随机的相位模式相对照。可能的相位模式的数目是个天文数字；通过数学转换，只有其中一个能够同特定的振幅模式相对应。如果我用计算机对相位模式进行随机的筛选，可能的组合很多，结果一般是没有意义；但是如果遇到正确的组合，将会得到集中分布的电子云图，其中每一块电子云都代表着一个原子。近年来，计算机科学家通过给可能的解决方案设置边界或者范围约束，计算机在运算时，对于某一种可能的解决方案，只测试一小段的结果，如果结果并不合适，就抛弃这个方案，迅速转向另一个方案。
Elser研究的就是如何测试一个方案的可行性。在X射线晶体学中，需要提出一个定量的评估方法，用来确定计算机计算所得的测试性的方案是否是一个合理的结构。测试方法其实非常简单，就是总的电子电荷，因为X射线只是被电子散射而已。换句话说，计算机尝试一种随机的相位模式，检测在这种模式下得到的结构的电子电荷总和，鉴定它是否可能是正确的模式。如果不是，计算机将抛弃这一组相关的模式，开始尝试另外一种随机模式。这和搜索并尝试所有可能的模式不同，它只要从整个搜索空间中检测一小部分，就可以找到最好的结果。
Elser这样描述他所期望能够达到的目标：“神圣的圣杯，当你将数据输入计算机时，她将在若干分钟之内向你展示蛋白质的结构。”
Elser还希望能够研究一个令人很感兴趣的学术性问题：计算难度是怎样随着蛋白质的大小增长而增长的。, http://www.100md.com
现在，一位康奈尔大学的研究者试图研究出一种更快的计算机数据分析方法。Veit Elser是物理系的一位副教授，他已经从美国国家自然基金会那里获得了一项为期三年，总额为234,320美元的资助，为X射线结晶学研究新的计算机算法。这项资助是由基金会的信息技术研究局主动提供的。
晶体学测量从蛋白质晶体样品上获得的X射线的振幅，这些射线将通过交叉扫描输出端平面得到的一个干涉条纹波谱图案。蛋白质晶体衍射产生的X射线波谱图案很复杂，是X射线被晶体中的原子中的电子的交叉散射得到的，其图形的模式将由那些电子排布决定。
振幅只不过是用来推导晶体模式的信息的一部分。它将非常有助于我们获得每个点的波的相位信息(相位指的是波是否处于波峰、波谷或是两者之间的某个位置)。但是至今为止，X射线晶体学还不能很好地解决相位问题。通过计算机将检测到的振幅同随机的相位模式相对照。可能的相位模式的数目是个天文数字；通过数学转换，只有其中一个能够同特定的振幅模式相对应。如果我用计算机对相位模式进行随机的筛选，可能的组合很多，结果一般是没有意义；但是如果遇到正确的组合，将会得到集中分布的电子云图，其中每一块电子云都代表着一个原子。近年来，计算机科学家通过给可能的解决方案设置边界或者范围约束，计算机在运算时，对于某一种可能的解决方案，只测试一小段的结果，如果结果并不合适，就抛弃这个方案，迅速转向另一个方案。
Elser研究的就是如何测试一个方案的可行性。在X射线晶体学中，需要提出一个定量的评估方法，用来确定计算机计算所得的测试性的方案是否是一个合理的结构。测试方法其实非常简单，就是总的电子电荷，因为X射线只是被电子散射而已。换句话说，计算机尝试一种随机的相位模式，检测在这种模式下得到的结构的电子电荷总和，鉴定它是否可能是正确的模式。如果不是，计算机将抛弃这一组相关的模式，开始尝试另外一种随机模式。这和搜索并尝试所有可能的模式不同，它只要从整个搜索空间中检测一小部分，就可以找到最好的结果。
Elser这样描述他所期望能够达到的目标：“神圣的圣杯，当你将数据输入计算机时，她将在若干分钟之内向你展示蛋白质的结构。”
Elser还希望能够研究一个令人很感兴趣的学术性问题：计算难度是怎样随着蛋白质的大小增长而增长的。, http://www.100md.com
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