[發(fā)明專利]基于隨機(jī)模擬的折疊病致病機(jī)理的分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310675900.1
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN103761452B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭豐斌;魏彥杰;張慧玲;劉永春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06F19/16
• 分類號(hào): G06F19/16
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44316
• 代理人: 沈祖鋒,郝明琴

1.一種基于隨機(jī)模擬的折疊病致病機(jī)理的分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)確定蛋白質(zhì)能量模型和能量區(qū)間：

應(yīng)用ABEEMσπ浮動(dòng)電荷力場(chǎng)能量模型進(jìn)行研究，然后使用全局優(yōu)化算法獲得蛋白質(zhì)能量區(qū)間；在ABEEMσπ模型中，分子總能量表示為：

E_ABEEMσπ＝E_b+E_θ+E_φ+E_imptors+E_vdW+E_elec

其中，E_b為鍵伸縮振動(dòng)勢(shì)能；E_θ為鍵角彎曲振動(dòng)勢(shì)能；E_φ和E_imptors分別為二面角扭轉(zhuǎn)勢(shì)能和非共面扭轉(zhuǎn)勢(shì)能；E_vdW、E_elec均為非鍵作用勢(shì)能；

步驟(1)中所述ABEEMσπ模型中，將分子體系劃分為原子區(qū)域、化學(xué)鍵區(qū)域及孤對(duì)電子區(qū)域；孤對(duì)電子位點(diǎn)處于距離原子共價(jià)半徑處；

(2)確定蛋白質(zhì)能量區(qū)間的分段方式：對(duì)步驟(1)的蛋白質(zhì)能量區(qū)間進(jìn)行離散化處理，若取k個(gè)能量bin區(qū)間值，則對(duì)[E_min,E_max]平均劃分k個(gè)bin區(qū)間，用每個(gè)bin區(qū)間中間的一個(gè)能量值代表能量區(qū)間值；

(3)模擬及計(jì)算蛋白質(zhì)系統(tǒng)的態(tài)密度：

所述的模擬及計(jì)算蛋白質(zhì)系統(tǒng)的態(tài)密度的主從模式采用MPI并行程序算法進(jìn)行計(jì)算；所述主從模式是指在N個(gè)分進(jìn)程中，分進(jìn)程1為主進(jìn)程，其余都為從進(jìn)程；

步驟(3)中所述主進(jìn)程的算法采用如下步驟進(jìn)行：

S1:初始化系統(tǒng)的態(tài)密度的對(duì)數(shù)S(E)＝lng(E)＝0，直方圖H(E)＝0，E_min≤E≤E_max；修正因子df＝1，總步數(shù)計(jì)數(shù)器s＝1；

S2:t＝1；

S3:在主進(jìn)程中，對(duì)步驟(1)的ABEEMσπ模型進(jìn)行隨機(jī)變動(dòng)，得到新的模型，計(jì)算能量E_new，根據(jù)Metropolis準(zhǔn)則確定新模型被接受的概率：簡(jiǎn)稱為MCS步，t＝t+1；

P(old→new)=min(1,e-[S(Enew)-S(Eold)])]]>

若接受新模型，則：

S(E_new)＝S(E_new)+df,H(E_new)＝H(E_new)+1；

否則就：

S(E_old)＝S(E_old)+df,H(E_old)＝H(E_old)+1；

S4:經(jīng)過tmax次MCS后，所有進(jìn)程間相互通信，主進(jìn)程收集所有從進(jìn)程的S_tmp(E)和H_tmp(E)并累加計(jì)算出全局的S(E)和H(E)，即S(E)＝S(E)+所有從進(jìn)程的S_tmp(E)，H(E)＝H(E)+所有從進(jìn)程的H_tmp(E)，然后將全局的S(E)和H(E)的廣播給所有從進(jìn)程；

S5:改變修正因子df＝ln(s+tmax)-ln(s)、總步數(shù)計(jì)數(shù)器s＝s+tmax，再返回到S2繼續(xù)迭代，直到進(jìn)程終止條件求得S(E)進(jìn)而得到蛋白質(zhì)系統(tǒng)的相對(duì)的態(tài)密度g(E)＝e^S(E)；