[發(fā)明專利]一種基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710757199.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107609345B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張貴軍;周曉根;王柳靜;郝小虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G16B20/00
• 分類號(hào): G16B20/00
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

一種基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法，首先，利用蛋白質(zhì)比對(duì)工具對(duì)多域蛋白庫(kù)的中各模板進(jìn)行打分，并根據(jù)打分進(jìn)行降序排名；然后，選擇出排名靠前的部分模板進(jìn)行組裝，并對(duì)每個(gè)模板設(shè)置一個(gè)選擇概率；其次，在組裝過(guò)程中，每隔一定的階段，根據(jù)各模板組裝得到的結(jié)構(gòu)被成功接收的次數(shù)和該模板被選擇的次數(shù)動(dòng)態(tài)更新各模板被選擇的概率；最后，在每次迭代中，根據(jù)各模板的選擇概率，利用輪盤(pán)賭選擇出一個(gè)模板產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)進(jìn)行隨機(jī)選擇和平移，從而產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明提供一種計(jì)算代價(jià)較低、預(yù)測(cè)精度較高的基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物學(xué)信息學(xué)、智能優(yōu)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及的是一種基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法。

背景技術(shù)

不同的蛋白中通常包含具有特定功能的域蛋白，生物體中所必需的成千上萬(wàn)種蛋白正是通過(guò)一系列這樣的域蛋白組成的。數(shù)據(jù)顯示，域蛋白的大小不等，從幾個(gè)氨基酸到超過(guò)800個(gè)的氨基酸，而絕大數(shù)域蛋白為50-150個(gè)氨基酸組成。由這些域蛋白組成的蛋白稱為多域蛋白，簡(jiǎn)單的多域蛋白通常包含1-2個(gè)域蛋白，較大的多域蛋白可能30個(gè)以上所需的復(fù)雜細(xì)胞功能域蛋白。據(jù)統(tǒng)計(jì)，至少有2/3的哺乳動(dòng)物蛋白為多域蛋白。因此，對(duì)多域蛋白的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)極其重要。

目前，最常用的多域蛋白結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法為剛體對(duì)接法，即固定各單域蛋白的結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)和平移來(lái)選擇方向，從而完成多域蛋白的結(jié)構(gòu)組裝。在組裝中，通常利用各種方法(如基于一級(jí)和二級(jí)結(jié)構(gòu)的穿線法、基于三級(jí)結(jié)構(gòu)的模板搜索法)來(lái)搜索蛋白質(zhì)庫(kù)而獲得最佳模板，從而根據(jù)模板的方向指導(dǎo)整個(gè)組裝過(guò)程。但是，由于模板打分函數(shù)的不精確性，無(wú)法保證得分最高的模板即為實(shí)際最佳模板。為了解決上述問(wèn)題，大多數(shù)方法采用多個(gè)模板進(jìn)行獨(dú)立組裝，然后對(duì)各模板組裝得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行打分，從而選出得分最高的結(jié)構(gòu)。然而，采用多個(gè)模板進(jìn)行獨(dú)立組裝會(huì)增加計(jì)算代價(jià)，而且由于結(jié)構(gòu)打分函數(shù)的不精確性，不能保證最后選擇出的結(jié)果為實(shí)際最優(yōu)結(jié)果，從而影響組裝精度。

因此，現(xiàn)有的基于模板的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法在計(jì)算代價(jià)和預(yù)測(cè)精度方面存在著缺陷，需要改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的基于模板的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法在計(jì)算代價(jià)和預(yù)測(cè)精度方面的不足，本發(fā)明提供一種計(jì)算代價(jià)較低、預(yù)測(cè)精度較高的基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于模板自適應(yīng)選擇的多域蛋白結(jié)構(gòu)組裝方法，所述方法包括以下步驟：1)輸入各單域蛋白的三維結(jié)構(gòu)；

2)設(shè)置組裝模板數(shù)量T，最大迭代次數(shù)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(gè)模板的選擇概率，學(xué)習(xí)間隔I_inter；

3)利用模板比對(duì)工具TM-align對(duì)多域蛋白庫(kù)中的每個(gè)模板進(jìn)行打分，并根據(jù)打分進(jìn)行降序排列；

4)選出打分最高的前T個(gè)模板進(jìn)行組裝，過(guò)程如下：4.1)將各單域蛋白重疊到各個(gè)模板上，得到T個(gè)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)如下公式對(duì)各結(jié)

構(gòu)進(jìn)行打分：