[發明專利]一種基于模板自適應選擇的多域蛋白結構組裝方法

有效

• 申請號: 201710757199.6
• 申請日: 2017-08-29
• 公開（公告）號: CN107609345B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 張貴軍;周曉根;王柳靜;郝小虎
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00
• 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

1.一種基于模板自適應選擇的多域蛋白結構組裝方法，其特征在于：所述多域蛋白結構組裝方法包括以下步驟：

1)輸入各單域蛋白的三維結構；

2)設置組裝模板數量T，最大迭代次數I_max，沖突距離閾值d_cl，相互作用閾值d_ct，各模板的選擇概率p_t,t＝1,2,...,T，p_t表示第t個模板的選擇概率，學習間隔I_inter；

3)利用模板比對工具TM-align對多域蛋白庫中的每個模板進行打分，并根據打分進行降序排列；

4)選出打分最高的前T個模板進行組裝，過程如下：

4.1)將各單域蛋白重疊到各個模板上，得到T個結構，并根據如下公式對各結構進行打分：

其中，w₁、w₂、w₃和w₄為各能量項的權重，和分別表示第n個單域蛋白的第i個Ca原子的坐標和第n+1個單域蛋白的第j個Ca原子的坐標，表示和之間的歐氏距離，X_l和分別表示組裝結構中第l個Ca原子的坐標和各域重疊到模板上后整個多域蛋白結構的第l個Ca原子的坐標，為X_l和之間的歐氏距離，L為蛋白的序列長度，為距離相互作用閾值d_ct的Ca原子數量，n₀為歸一化常數，其取值為0.306×(lⁿ+lⁿ⁺¹)，lⁿ和lⁿ⁺¹分別為第n個單域蛋白和第n+1個單域蛋白的序列長度，和分別表示第n個單域蛋白的最后一個Ca原子的坐標和第n+1個單域蛋白的第一個Ca原子的坐標，為他們之間的歐氏距離，D表示單域蛋白的總數量；

4.2)根據各模板的選擇概率，利用輪盤賭選擇出一個模板得到的結構，并根據4.1)計算其得分E_old；

4.3)對4.2)中選擇的結構中所有的Ca原子坐標進行隨機選擇和平移，從而得到一個新的結構，并根據4.1)計算新結構的得分E；

4.4)如果E小于E_old，則新結構替換當前模板的結構；否則，如果滿足則新結構替換當前模板的結構，并記錄當前的迭代次數以及被接收的所有新結構，其中rand(0,1)為0和1之間的隨機數，e為自然常數；

4.5)如果當前迭代次數為I_inter的整數倍，則計算各模板的選擇概率p_{t,t＝1,2,...,T}，p_t的值等于第t個模板產生的結構成功替換的次數除以第t個模板在步驟4.2)中被選擇的次數；

4.6)如果迭代次數達到最大迭代次數I_max，則繼續步驟5)，否則重復步驟4.2)～4.6)；

5)利用近天然態蛋白聚類工具SPICKER對迭代過程中所有被接收的新結構進行聚類，從而選擇出規模最大的類的中心結構為最終組裝結構。