该文的工作包括两部分,第一部分是关于非格点模型情况下的蛋白质设计研究.第二部分是在前一部分理论的基础上所作的改进和发展.论文的主要研究内容包括以下几个方面.(1)提出一个关于蛋白质设计的新的有效快速的优化方法,其实质是按照Boltzmann分布搜索序列空间.这一方法完全基于物理学原理,在该方法中使用了相对熵的概念,并把它作为优化的目标函数.利用真实蛋白质的非格子模型对该方法进行了检验.与同类工作相比,得到了较好的结果.该方法可以作为处理蛋白质折叠和逆折叠的统一框架.基于相对熵的蛋白质设计方法克服了双重蒙特卡罗方法很难用于较大分子体系及非格点模型的困难,同时也避免了直接优化哈密顿量所遇到的困难.(2)利用基于相对熵的蛋白质设计方法对四种结构类型的蛋白质分别进行了测试,考察该方法对不同结构类型蛋白质的普适性.系统分析了各种残基的预测成功率以及它们对整体的预测成功率的影响,同时也考察了二级结构中各残基的预测成功率以及它们对整体的预测成功率的影响,证实了该方法普遍适用于四种结构类型的蛋白质设计.(3)由于该理论中包含的近似只有在特定条件下才能成立,从而限制了该方法的适用范围.为此,该文作者参与发展了新的近似方法,使基于相对熵的蛋白质设计方法更具有普遍性,同时还提高了对蛋白质序列的预测精度.在改进后的方法中,残基之间的接触势在符合物理原理的情况下可自由选择.前述基于相对熵的蛋白质设计方法可看作新工作的特例.(4)由于在蛋白质设计过程中,需要对序列空间进行采样时需要对序列空间进行的大范围搜索.为了简化设计过程,提出一个基于相对熵的蛋白质设计简化方法来判断氨基酸残基种类.对平面格点模型以及真实蛋白质的三维非格点模型进行的检验表明该方法是成功的.该方法在很大程度上可节省对序列空间进行的搜索.