[發明專利]一種構象空間動態步長搜索方法

有效

• 申請號: 201410362507.1
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104200132B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 張貴軍;郝小虎;秦傳慶;周曉根;程正華;陳銘;明潔
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06F19/16
• 分類號: G06F19/16
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司33241
• 代理人: 王利強

1.一種構象空間動態步長搜索方法，其特征在于：所述構象空間動態步長搜索方法包括以下步驟：

1)構象空間初始化：對構象空間按照能量和溫度分層，在每一層中再細分得到“構象室”，完成構象空間的初始化，過程如下：

1.1)對構象空間按照能量分層，劃分成一維網格，能量值以δE為間隔，從最低能量到最高能量分層，表示為G_E∈[E_min，E_max]；

1.2)對構象空間按照溫度分層，劃分成一維網格，由起始溫度逐步非等間隔的到最低溫度，表示為[T_max，T_min]；

1.3)在每一個能量層，按照三維幾何投影將每層劃分成若干“構象室”，稱之為cell；

2)構象初始化：隨機擾動氨基酸序列得到一個初始構象，通過Rosetta Score3計算得到其能量值，存入相應能量層的構象室中，完成構象初始化，過程如下：

2.1)輸入一個氨基酸序列；

2.2)由蛋白質結構數據庫生成的片段庫中任意選取片段，對氨基酸序列進行擾動，得到初始構象；

2.3)調用Rosetta Score3能量函數，計算得到的初始構象的能量值；

2.4)依據能量值選定該構象所在的能量層；

2.5)由超速形狀識別判別將該構象置入指定cell；

3)系統參數初始化：對所分能量層分配權重，在不同能量層賦予不同的片段組裝步長和Monte Carlo擾動步長，同時設置溫度參數列表，設定迭代次數，完成系統參數初始化，過程如下：

3.1)對能量層分配權重，權重值由以下公式給出：其中l表示能量層，表示該層平均能量的平方，ω(l)表示權重值；

3.2)設置動態片段組裝步長，由以下公式給出：其中N為序列長度，M為常數；

3.3)設置動態Monte Carlo擾動步長，由以下公式給出：其中N為序列長度，Q為常數，由以上公式反向分配步長值；

3.4)初始溫度值根據區間分半搜索方法來確定，從而非等間隔的建立溫度列表[T_max，T_min]；

3.5)設置迭代次數；

4)構象系綜更新：按照權重依次隨機選中能量層、構象室、構象，進行構象擴展，采用相應的Metropolis準則來判斷是否接收當前構象，完成構象系綜更新，過程如下：

4.1)按照能量權重值依概率隨機的反向選能量層l；

4.2)按照概率1/[(1+nsel)confs]選定“構象室”cell，其中，nsel表示當前cell被選擇的頻次，confs表示當前cell中構象的數目；

4.3)選定cell后，隨機選擇一個構象，用于下一步的擴展；

4.4)對選定構象進行片段組裝，生成新的構象；

4.5)對構象進行Monte Carlo擾動，用設定的相應溫度參數，依玻爾茲曼概率e^-β·ΔE接受新生成的構象，其中ΔE為當前構象與上一步產生的構象之間的能量差，β為溫度因子，β＝-1/k_BT，k_B為玻爾茲曼常數，T為溫度參數；

4.6)如果當前新生成的構象被接受，則將其存入構象系綜；

5)迭代的運行步驟4)，直至達到設置的迭代次數。