[發明專利]一種基于多種群系綜變異策略的蛋白質結構預測方法

有效

• 申請號: 201810762915.4
• 申請日: 2018-07-12
• 公開（公告）號: CN109509510B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張貴軍;彭春祥;周曉根;劉俊;王柳靜;胡俊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G16B30/10
• 分類號: G16B30/10
• 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

1.一種基于多種群系綜變異策略的蛋白質結構預測方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

1)給定目標蛋白的序列信息；

2)根據目標蛋白序列從ROBETTA服務器上得到片段庫文件，其中包括3片段庫文件和9片段庫文件；

3)根據序列信息從QUARK服務器上得到距離譜文件；

4)設置參數：種群大小NP，算法的最大迭代代數G，交叉因子CR，溫度因子β，置迭代代數g＝0；

5)種群初始化：隨機片段組裝生成NP個初始構象C_i，i＝{1,2，…,NP}，把NP個個體平均分成四個子種群，即和其中，j＝{1，2，…，NP/4}，k＝{NP/4+1,…,NP/2}，m＝{NP/2+1,…,NP3/4}，n＝{3NP/4+1,…,NP}；

6)對第一個子種群中的個體進行如下操作：

6.1)將設為目標個體在第一個子種群中隨機選出一個構象個體從剩下的三個子種群中隨機選擇兩個子種群，再分別從這兩個子種群中隨機取出兩個個體C_a，C_b，分別從C_a、C_b中隨機選擇一個位置不同的9片段，分別替換到對應的位置的片段生成變異構象對進行一次片段組裝生成構象

6.2)隨機生成一個0和1之間的均勻分布小數R，若RCR，則從上隨機選擇一個9片段替換到對應位置；否則保持不變，把這一操作得到的構象記為測試構象

6.3)用Rosetta score3能量函數分別計算與的能量：和

6.4)若則構象替換接收次數count1加1，并轉到步驟6.8)，否則，繼續執行步驟6.5)；

6.5)根據距離譜中的殘基對分別計算和的殘基間距離和然后分別根據公式(1)、(2)計算和的距離誤差系數D_trial和D_target，其中，T表示距離譜中殘基對的數量，和分別表示和構象中第t對殘基對應C_α原子之間的距離，d_N表示距離譜第N個距離區間中距離譜的平均值，PD_N表示距離譜長度在區間N內的數量，距離譜中距離范圍為(0,9)，距離間隔為0.5，即距離區間為(0,0.5],(0.5,1],…,(8.5,9)；

6.6)若D_trialD_target,則構象替換構象接收次數count1加1，否則進行步驟6.7)；

6.7)計算目標構象和測試構象的距離誤差系數差按照概率以蒙特卡洛準則接受構象其中β為溫度因子；

6.8)j＝j+1，迭代運行步驟6.1)～6.8)，至j＝NP/4為止；

7)對第二個子種群中每一個構象進行操作，操作如下：

7.1)將構象記作目標個體從第二個子種群中選擇一個能量最低的構象從其它三個子群中隨機選擇其中兩個種群，并從它們中分別隨機選擇兩個構象C_c、C_d，分別對C_c、C_d不同位置隨機選擇一個9片段，替換給對應的位置，生成對進行一次片段組裝生成構象

7.2)根據6.2)～6.7)對應的步驟對和進行操作，其中，測試構象被接收的次數記為count2；

7.3)k＝k+1,迭代運行步驟7.1)～7.2),至k＝NP/2為止；

8)對第三組子種群中每個構象進行操作，操作如下：

8.1)將構象記為目標個體對第三組子種群按能量從小到大進行排序，在前一半的構象中隨機選擇一個個體然后從其它三個子種群中隨機選擇兩個子種群，再從這兩個子種群中分別隨機選擇構象C_e和C_f，分別對C_e、C_f不同位置隨機選擇一個9片段，替換給對應的位置，生成對進行一次片段組裝生成構象

8.2)根據6.2)～6.7)對應的步驟對構象和進行操作，其中，測試構象被接收的次數記為count3；

8.3)m＝m+1,迭代運行步驟8.1)～8.2),至k＝NP3/4為止；

9)對第四組子種群中的所有構象進行Rosetta片段組裝操作；

10)迭代運行步驟6)～9)，每隔20代統計count1、count2、count3的大小，選擇count1、count2、count3中的最大值所對應的種群變異策略的方式對第四個子種群進行變異，根據步驟6.2)～6.8)進行操作，并把count1、count2、count3置零；

11)g＝g+1，迭代運行步驟6)～10)，至gG為止；

12)輸出結果。