生物物理所专家第九届全球蛋白质结构预测比赛中获佳绩

2010-12-10 15:31 来源: 中国科学院
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  12月8日,2010年第九届全球蛋白结构预测比赛结果揭晓,中国科学院生物物理研究所蒋太交研究组发展的Jiang_Assembly蛋白质结构预测服务器进入了前二十名。这标志着我国在蛋白质三维结构预测领域中进入了世界上游水平。

  众所周知,蛋白质三维结构预测是计算生物学领域中最具挑战性的一个研究方向,迄今为止还有很多问题悬而未决。为了客观和有效地评估蛋白质结构预测技术发展水平,1994年,美国科学家约翰·莫尔特(John Moult)倡议在全球范围内进行蛋白结构预测比赛(CASP,Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction)。CASP比赛每两年举行一次,已成为计算生物学领域中最权威和最富盛名的比赛,每次比赛都吸引了许多来自生物物理学、计算机科学、高能物理学、计算化学和计算数学等不同领域的专家参加。

  第九届全球蛋白结构预测比赛(CASP9)于今年5月初开始,7月20日左右结束。CASP9历时将近两个半月,一共预测129个通过X射线或者核磁共振实验测定的,但结构未公布的蛋白质结构。全球共有176个研究小组和近80个蛋白质预测服务器参加三维结构预测比赛,来自生物物理所蒋太交研究组发展的Jiang_Assembly蛋白质结构预测服务器获得了19名的好成绩,该平台2008年首次参加CASP时就曾经进入了前50名。蒋太交研究组从2005年起,在中科院的“百人计划”的支持下开始着手该领域研究工作,在打分方程、主链预测流程与侧链模拟等蛋白质结构预测的重要环节上发展了原创性的算法,从头发展了一套蛋白质三维结构预测的新方法。该蛋白质结构预测平台的发展凝聚了胡云、吴爱平、田丽青和曹阳等许多研究生多年努力的成果。这个结构预测比赛的成绩已经非常接近如Baker,Sternberg这些国际著名的计算结构生物学实验室水平,表明我国在蛋白三维结构预测领域已经接近世界领先水平。

  此次比赛排名靠前的研究小组中,绝大部分来自美国和欧洲,只有3个研究小组来自非欧美地区,它们分别是来自韩国的“Seok-server”(第9位),中国的“Jiang_Assembly”(第19位),日本的“FAMSD”(第21位)。在历届CASP中,排名靠前的小组绝大多数来自美国,英国,德国等科技发达的欧美国家,其中许多欧美华人科学家,例如张阳、周耀旗、许锦波、李明、徐东、程建林等表现尤为突出。在欧美以外的地区,只有日本和韩国有研究小组在CASP中排名比较靠前。中国大陆和台湾地区虽然经常有小组参加,但是成绩一直不够突出。

  蛋白质结构预测是一个巨大的系统工程,在预测流程上,既需要发展有效的打分函数,又需要发展有效的算法;在结构层次上,既需要模拟蛋白质的主链结构,又需要模拟蛋白质的侧链结构。因此,蛋白质预测是一个极度注重积累和传承的研究领域。在结构预测比赛中取得较好成绩的研究小组无不积累多年,花费大量的人力与物力。例如,年轻的美国科学院院士、西雅图华盛顿大学的 David Baker教授实验室十多年来一直从事蛋白结构预测与设计。该实验室拥有近三十个博士后进行蛋白质三维结构预测和蛋白设计方法的工作,每次都有近十人参加结构预测比赛,同时可以利用大量的计算资源为蛋白质结构预测服务。如此大的人力资源和计算资源,可以想象蛋白质三维结构预测问题的复杂性和挑战性。此外,社会关注对于蛋白质预测这一研究领域的发展也十分重要,蛋白质结构预测在韩国等国家早就获得了高度重视,各大主流媒体也多次对结构预测比赛进行报道。我国科学家此次在第九届全球蛋白质结构预测比赛(CASP9)中喜获佳绩,也将促进该领域的进一步发展。