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专利号: 2017107173912
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于距离相似度的蛋白质构象空间搜索方法,其特征在于:所述构象空间搜索方法包括以下步骤:

1)给定输入序列信息;

2)参数初始化:设置种群规模Pop_size,最大迭代次数Gmax,交叉因子CR,初始种群搜索轨迹长度iteration,交叉片段长度fragment,变异计数器counter,变异计数器的最大计数值counter_max,每个个体xi,i∈{1,2,...,Pop_size}的能量计算选用Rosetta Score3函数即E(xi),温度常数T,序列间隔num,先验知识中目标蛋白残基间的空间距离构成的初始特征向量V={v1,1+num,…,vk,k+num},k∈[1,length-num],其中vk,k+num是第k个残基相应的α原子和第k+num个残基相应的α原子之间的欧式距离,length为序列长度,选择概率Ps;

3)初始化种群:启动Pop_size条Monte Carlo轨迹,每条轨迹搜索iteration次,即生成Pop_size个初始个体;

4)对每个目标个体xi,i=1,.2..,Pop_size进行如下操作:

4.1)随机选取个体xj,j∈{1,2,...,Pop_size}且j≠i,随机生成rand∈[0,1],若rand≤CR,则对个体xi和xj进行如下操作:

4.1.1)随机生成整数begin∈[1,length-fragment]作为交叉起始点,进而得到交叉区间[begin,end],其中begin+fragment=end为交叉终止点;

4.1.2)在交叉区间[begin,end]内依次交换交个体xi和xj相应的扭转角度,生成新个体x′i,x′j;

否则x′i=xi,x′j=xj,转至步骤4.2)

4.2)对个体x′i,x′j进行如下的变异操作生成变异个体x″i,x″j:

4.2.1)对个体x′i进行片段组装,利用Rosetta Score3函数E(xi)分别计算组装前后的能量值Ei和E′j;

4.2.2)利用Monte Carlo机制即根据公式P(ΔE)=min{1,e-ΔE/T}>random判断是否接收该片段的插入,其中random∈[0,1]的随机数,ΔE是个体x′i的在组装前后的能量变化值即ΔE=E′j-Ei;

4.2.3)如果接受则转至步骤4.2.5)否则转至4.2.4);

4.2.4)变异计数器counter开始计数;若counter≤counter_max则依次执行步骤

4.2.1)、4.2.2)和4.2.3)直到成功变异生成个体x″i为止;否则执行步骤4.2.1)生成变异个体x″i;最后,计数器counter清零;

4.2.5)对个体x′j依次执行步骤4.2.1)、4.2.2)和4.2.3),生成变异个体x″j;

4.3)根据目标个体xi和变异个体x″i、x″j的能量和距离相似度进行选择,选出优势个体并更新种群,过程如下:

4.3.1)依次计算出目标个体xi的第k个残基相应的α原子和第k+num个残基相应的α原子之间的欧式距离 进而得出目标特征向量

4 .3 .2) 计 算目 标 个 体 x i的 距 离 相 似 度 其中

4.3.3)对个体x″i执行步骤4.3.1)得出个体x″i对应的变异特征向量并根据

计算出个体x″i相应的距离相似度sim_mutation_1;

4.3.4)对个体x″j依次执行步骤4.3.1)得出个体x″j对应的特变异征向量并根据

计算出个体x″j对应的距离相似度sim_mutation_2;

4.3.5)根据Rosetta Score3函数分别计算出目标个体xi和个体x″i、x″j的能量值分别为energy_object,energy_mutation_1,energy_mutation_2;

4.3.6)在个体xi和个体x″i、x″j中,如果某一个体Y∈{xi,x″i,x″j}的能量值和距离相似度均小于其他两个个体的能量值和距离相似度,则该个体为优势个体;如果某一个体Y′∈{xi,x″i,x″j}能量值小于其他两个个体的能量值,则随机生成rand_pro1∈(0,1),如果rand_pro1≤Ps则将该个体设为优势个体;同理,如果某一个体Y″∈{xi,x″i,x″j}的对应相似度是最小的,则随机生成rand_pro2∈(0,1),如果rand_pro2≤Ps则将该个体设为优势个体;最后,优势个体替代目标个体,更新种群;

5)判断是否达到最大迭代代数Gmax,若达到,则输出结果,否则转至步骤4)。