1.一种构象空间动态步长搜索方法,其特征在于:所述构象空间动态步长搜索方法包括以下步骤:
1)构象空间初始化:对构象空间按照能量和温度分层,在每一层中再细分得到“构象室”,完成构象空间的初始化,过程如下:
1.1)对构象空间按照能量分层,划分成一维网格,能量值以δE为间隔,从最低能量到最高能量分层,表示为GE∈[Emin,Emax];
1.2)对构象空间按照温度分层,划分成一维网格,由起始温度逐步非等间隔的到最低温度,表示为[Tmax,Tmin];
1.3)在每一个能量层,按照三维几何投影将每层划分成若干“构象室”,称之为cell;
2)构象初始化:随机扰动氨基酸序列得到一个初始构象,通过Rosetta Score3计算得到其能量值,存入相应能量层的构象室中,完成构象初始化,过程如下:
2.1)输入一个氨基酸序列;
2.2)由蛋白质结构数据库生成的片段库中任意选取片段,对氨基酸序列进行扰动,得到初始构象;
2.3)调用Rosetta Score3能量函数,计算得到的初始构象的能量值;
2.4)依据能量值选定该构象所在的能量层;
2.5)由超速形状识别判别将该构象置入指定cell;
3)系统参数初始化:对所分能量层分配权重,在不同能量层赋予不同的片段组装步长和Monte Carlo扰动步长,同时设置温度参数列表,设定迭代次数,完成系统参数初始化,过程如下:
3.1)对能量层分配权重,权重值由以下公式给出: 其中l表示能量层,表示该层平均能量的平方,ω(l)表示权重值;
3.2)设置动态片段组装步长,由以下公式给出: 其中N为序列长度,M为常数;
3.3)设置动态Monte Carlo扰动步长,由以下公式给出: 其中N为序列长度,Q为常数,由以上公式反向分配步长值;
3.4)初始温度值根据区间分半搜索方法来确定,从而非等间隔的建立温度列表[Tmax,Tmin];
3.5)设置迭代次数;
4)构象系综更新:按照权重依次随机选中能量层、构象室、构象,进行构象扩展,采用相应的Metropolis准则来判断是否接收当前构象,完成构象系综更新,过程如下:
4.1)按照能量权重值 依概率 随机的反向选能量层l;
4.2)按照概率1/[(1+nsel)confs]选定“构象室”cell,其中,nsel表示当前cell被选择的频次,confs表示当前cell中构象的数目;
4.3)选定cell后,随机选择一个构象,用于下一步的扩展;
4.4)对选定构象进行片段组装,生成新的构象;
4.5)对构象进行Monte Carlo扰动,用设定的相应温度参数,依玻尔兹曼概率e-β·ΔE接受新生成的构象,其中ΔE为当前构象与上一步产生的构象之间的能量差,β为温度因子,β=-1/kBT,kB为玻尔兹曼常数,T为温度参数;
4.6)如果当前新生成的构象被接受,则将其存入构象系综;
5)迭代的运行步骤4),直至达到设置的迭代次数。