[發明專利]一種代謝途徑預測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質

在審

• 申請號: 202011509783.8
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112530516A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 紀超杰;吳紅艷;蔡云鵬;鄭奕嘉
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16C20/30;G06N3/04
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈

本申請屬于數據分析技術領域，特別是涉及一種代謝途徑預測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質。現有的代謝途徑預測方法對代謝過程無法提供進一步解釋。本申請提供了一種代謝途徑預測方法，包括根據第一物質對第二物質進行裁剪獲得第一結構，所述第一結構為所述第一物質與所述第二物質的共同分子子結構；將所述第二物質轉換為聯合樹一，所述聯合樹一為所述第一物質中非共同分子子結構的聯合樹表示；將所述聯合樹一與所述第一結構拼接得到結構確定的所述第一物質；將所述結構確定的第一物質作為第二物質二，根據第一物質二重復以上過程得到結構確定的第一物質二；得出代謝途徑。為代謝反應的產生提供可能的生物學解釋。

技術領域

本申請屬于數據分析技術領域，特別是涉及一種代謝途徑預測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質。

背景技術

代謝中的化學反應幾乎都是在酶的催化下進行的，而且許多酶連續地按順序地起作用，形成多酶體系，使第一個酶促反應產物變成第二個酶促反應的底物，依此類推。概括生物體代謝途徑的重要特征為(1)由代謝的中間體產生許多分支，從而構成了復雜的代謝網；(2)正反應(A→X)與逆反應(X→A)的途徑往往是不同的，因此防止達到單純的平衡狀態；(3)在代謝途徑的一些中間過程有各種代謝調節作用。把代謝途徑以線路圖案形式來表示就是代謝圖(metabolic map)。

現有的基于規則的代謝路徑預測方法：首先通過線下模塊來構建一個反應規則網絡(RRN)，然后通過一個線上模塊來對產物的一系列反應物進行預測。或者有借助于于反應規則網絡的代謝路徑預測方法，它提出的一個端到端的方法是針對這個反應規則網絡來找到產物的對應反應物。現有的代謝途徑預測是給定一個代謝產物，得到代謝反應物。

現有的代謝途徑預測方法中，都是以從某個產物出發以圖路徑搜索的方式去找到匹配的反應物。所有可能的代謝反應物(或反應模式)都需要出現在圖中。如果被搜索的圖中不存在某種化合物，那么該化合物就無法被預測出來。

發明內容

1.要解決的技術問題

基于現有的代謝途徑預測方法缺乏可解釋性，代謝途徑的預測只是化合物A到B，再從B到C，而對代謝過程無法提供進一步解釋的問題，本申請提供了一種代謝途徑預測方法、系統、終端設備及可讀存儲介質。

2.技術方案

為了達到上述的目的，本申請提供了一種代謝途徑預測方法，所述方法包括：根據第一物質對第二物質進行裁剪獲得第一結構，所述第一結構為所述第一物質與所述第二物質的共同分子子結構；將所述第二物質轉換為聯合樹一，所述聯合樹一為所述第一物質中非共同分子子結構的聯合樹表示；將所述聯合樹一與所述第一結構拼接得到結構確定的所述第一物質；將所述結構確定的第一物質作為第二物質二，根據第一物質二重復以上過程得到結構確定的第一物質二。

本申請提供的另一種實施方式為：所述裁剪包括獲取所述第二物質的待裁剪區域，根據所述待裁剪區域確定裁剪中心，根據所述裁剪中心確定裁剪分支，對所述裁剪分支進行裁剪獲得所述第一結構。

本申請提供的另一種實施方式為：所述將所述第二物質轉換為聯合樹一包括：將所述第二物質轉換為聯合樹二；對所述第二物質進行編碼轉換為節點向量表示一，對所述聯合樹二進行編碼轉換為節點向量表示二；將所述節點向量表示一與所述節點向量表示二進行樹解碼轉換為所述聯合樹一。

本申請提供的另一種實施方式為：所述樹解碼包括從樹根節點開始遞歸第一節點，判斷所述第一節點是否為新節點，如果所述第一節點為新節點，獲取所述新節點的化學子結構；循環以上步驟，返回根節點得到所述聯合樹一。

本申請提供的另一種實施方式為：所述樹根節點為所述裁剪中心；通過拓撲結構預測所述第一節點是否為新節點；通過標簽預測所述新節點的化學子結構。