[發明專利]一種基于片段自適應選擇的群體蛋白質結構預測方法

有效

• 申請號: 201810994098.5
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109390033B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周曉根;張貴軍;彭春祥;劉俊;胡俊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G16B15/20
• 分類號: G16B15/20
• 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

1.一種基于片段自適應選擇的群體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)輸入待測蛋白質的序列信息，并從ROBETTA服務器上得到片段庫；

2)參數設置：設置種群規模NP，交叉概率CR，片段長度l，溫度因子KT，最大迭代次數G_max，選擇概率更新因子k，初始化迭代次數g＝0，并設置殘基位的組裝次數N，第j個殘基位在第g代中的選擇概率j＝1,2,...,L，第j個殘基位的片段庫中第m個片段在第g代的選擇概率m＝1,2,...,S，j＝1,2,...,L，其中S為片段庫中片段的數量，L為序列長度；

3)從各殘基位對應的片段庫中隨機選擇片段組裝生成初始構象種群P＝{C₁,C₂,...,C_NP}，其中，C_i,i＝{1,2,…,NP}為種群P中的第i個構象個體；

4)根據Rosetta Score3計算當前種群中每個構象個體的能量值；

5)選擇當前種群中能量最低的構象，并對其各殘基位隨機片段組裝N次，并記錄每個殘基位組裝成功的次數，以及每個殘基位的片段庫中每個片段的成功次數和總使用次數，其中，用Rosetta socre3能量函數計算組裝前后構象的能量，如果能量降低，則表示組裝成功；

6)用每個殘基位組裝成功的次數除以總組裝次數N得到該殘基位的組裝成功率s_j,j＝1,2,...,L，并用每個殘基位的片段庫中的每個片段的成功次數除以總使用次數得到每個片段的成功率m＝1,2,...,S，j＝1,2,...,L；

7)如果g0，計算每個殘基位的選擇概率j＝1,2,...,L，并對其進行歸一化得到歸一化選擇概率j＝1,2,...,L，同時，如果m＝1,2,...,S，j＝1,2,...,L，則計算第j個殘基位的片段庫中的第m個片段的成功率

8)對種群中的每個構象C_i,i∈{1,2,…,NP}執行如下操作：

8.1)將構象C_i看作目標構象，從當前種群中隨機選擇兩個不同的，且與C_i也不相同的構象C_a和C_b；

8.2)根據每個殘基位的歸一化選擇概率，利用輪盤賭方法，選擇兩個互不相同的殘基位A和B，A和B均∈{1,2,...,L}；

8.3)將構象C_a中殘基位A上長度為l的片段替換到構象C_i的對應位置上，并將構象C_b中殘基位B上長度為l的片段替換到構象C_i的對應位置上，生成變異構象C_mutant；

8.4)隨機生成一個0和1之間的小數R，如果RCR，則執行如下操作：

8.4.1)從構象C_i中隨機選取一個長度為l的片段替換變異構象C_mutant中對應位置的片段，生成構象C_^′trial

8.4.2)根據每個殘基位的歸一化選擇概率，利用輪盤賭方法，選擇一個殘基位D；

8.4.3)對殘基位D對應的片段庫中的每個片段的選擇概率進行歸一化得到對應的歸一化選擇概率：

8.4.4)根據殘基位D的片段庫中每個片段的歸一化選擇概率，利用輪盤賭方法，從片段庫中選擇一個片段插入到構象C_^′trial的殘基位D上，生成測試構象C_trial；

8.5)如果R≥CR，則根據步驟8.4.2)-8.4.4)對變異構象C_mutant進行片段組裝生成測試構象C_trial；

8.6)根據Rosetta score3能量函數計算測試構象C_trial的能量值，如果C_trial的能量值小于C_i的能量值，則C_trial替換C_i；否則根據玻爾茲曼概率接受C_trial，其中ΔE為C_trial的能量值與C_i的能量值誤差的絕對值；

9)g＝g+1，如果gG_max，則輸出能量最低的構象作為最終預測結構，否則返回步驟5)。