إيجاد حد أدنى لمسألة طي البروتين المتمثل بالشكل الثنائي للأحماض الأمينية المحبة للماء و الكارهة للماء باستخدام مستعمرة النمل
إعداد
دانه حلمي توفيق سلامة
المشرف
الدكتور: سامح الشهابي
ملخص
تتلخص مشكلة طي البروتين بالتنبؤ ببنية البروتين من تسلسل الأحماض الأمينية. أثارت مشكلة طي البروتين موجة من الأبحاث في علم الأحياء الحسابي لحل هذه المشكلة والتي تبحث عن الحل الأمثل من بين مجموعة بدائل متاحة و تعتبر مشكلة صعبة جدا حدودية غير محددة كاملة لحاجتها الى وقت طويل جدا متعدد الحدود لحلها . تكمن أهمية المشكلة في العلاقة الوطيدة ما بين بنية البروتين و وظائفه الحيوية للحياة البشرية.
و نظرا لدرجة صعوبة حل المشكلة, ظهرت نماذج بسيطة و من أبرزها نموذج ديل (المتمثل بالأحماض الأمينية للمحبة للماء و الكارهة للماء) و الذي أصبح من الأدوات الرئيسية لدراسة بنية البروتين في الفضاء الثنائي الأبعاد. وقد تم تطبيق عدد من الطرق الأمثل لحل هذه المشكلة الأساسية مثل طريقة مونت كارلو و طريقة مستعمرة النمل.
و يعرض هذا العمل رواية خوارزمية مبنية على طريقة مستعمرة النمل, المبنية على أسلوب النمل في البحث عن الطعام, لحل مشكلة طي البروتين ( المتمثل بالشكل الثنائي للأحماض الأمينية المحبة للماء و الكارهة للماء). يتمكن النمل في هذه الخوارزمية من بناء حلول و البحث عن الأفضل.لكن يسمح فقط لنملة واحدة بتحديث الفرمون و التي تتحدد قيمته ما بين قيمة عليا و أخرى صغرى.
لبناء الحلول، يستطيع النمل التحرك خطوتين: واحده في الاتجاه الأفقي و الأخرى في الاتجاه العمودي، مع الأخذ بعين الاعتبار المسافة بين الأحماض الأمينية الكارهة للماء المتتالية في التسلسل. من خلال استخدام هذه التقنية، تم الحصول على نتائج واعدة في حالة تسلسلات الأحماض الأمينية الصغيرة. ولكن بالنسبة للتسلسلات الطويلة, و التي يكون فيها عدد الاحماض الأمينية المحبة للماء والواقعة ما بين الأحماض الأمينية الكارهة للماء أكبر من اثنين , تدهورت نتيجة الحلول مما جعل هذه التقنية غير قابلة للمقارنة مع مثيلاتها من التقنيات الموجودة حاليا. والسبب في هذا التدهور يرجع إلى عدم إمكانية النمل لاتخاذ اكثر من خطوة في نفس الاتجاه.
15.5.2013
درجة الماجستير في قسم الهندسة الصناعية / إدارة
الجامعة الأردنية - كلية الهندسة والتكنولوجيا
(2010 – 2013)
بتقدير ممتاز 3.89 من 4