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专利号: 2017107566127
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:

1.一种基于复合结构特征的多模态蛋白质构象空间优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)给定待预测蛋白质的氨基酸序列信息,根据给定氨基酸序列信息,利用QUARK服务器获取基于统计的二级结构谱PSS,二面角谱PDA,距离谱PD;

2)参数初始化:种群规模PN,模态数目NM,最大迭代次数Gmax,序列长度SL,交叉长度Nmu;

3)种群初始化:根据给定输入氨基酸序列,对PN个个体依次进行SL次片段组装,根据每个个体的三维结构信息统计得到对应的的个体二级结构谱PrSS,个体二面角谱PrDA,个体距离谱PrD,设置每个个体为一个初始模态,并且该个体为该模态的态心;

4)开始迭代,当前迭代次数i=1,过程如下:

4.1)如果前模态数目>NM,则执行模态形成过程,否则转到步骤4.2),过程如下:

4.1.1)随机选择种群中的一个个体作为目标个体Pt;

4.1.2)对Pt做NF次片段组装,得到变异个体Pm;

4.1.3)生成一个随机数R1,R1∈[1,SL-Nmu],其中Nmu是交叉长度;

4.1.4)对Pm和Pt做交叉操作:交换Pm和Pt的第R1到R1+Nmu个残基二面角,生成交叉个体Pc1和Pc2;

4.1.5)采用RosettaScore3能量函数对Pt、Pm、Pc1、Pc2进行能量评价,得到其对应的能量分值Et,Em,Ec1,Ec2;

4.1.6)如果Em,Ec1,Ec2全部大于Et,则采用能量概率模型选择接收其中一个个体,过程如下:

4.1.6.1)分别计算Pm、Pc1、Pc2的能量接收概率:

4.1.6.2)生成一个随机数R2,分别计算pm,pc1,pc2与R2的差值,选择差值最小的对应的个体作为子代个体Pc,并取代目标个体Pt;

4.1.7)否则,选择Em,Ec1,Ec2中最小的值对应的个体作为子代个体Pc,并取代目标个体Pt;

4.1.8)根据每个个体的三维结构信息统计得到Pc的PrSS,PrDA,PrD;

4.1.9)通过计算Pc与各个模态态心个体距离谱之间的汉明距离HD,确定Pc应该归属于某一个模态:取HD值最小对应的模态为Pc所归属的模态,如果有2个以上模态HD值同时取得最小值,则计算Pc与这些模态态心个体二面角谱之间的汉明距离HDA,取HDA值最小对应的模态为Pc所归属的模态,如果有2个以上模态HDA值同时确定最小值,则计算Pc与这些模态态心个体二级结构谱之间的汉明距离HSS,取HSS值最小对应的模态为Pc所归属的模态,取当前模态内所有个体的质心作为当前模态的态心;

4.1.10)当前迭代次数i=i+1;

4.1.11)返回步骤4.1);

4.2)如果当前迭代次数i

4.2.1)随机选择NM个模态中的一个模态;

4.2.2)从选中的模态中随机选择一个个体作为目标个体Pt;

4.2.3)对Pt做NF次片段组装,得到变异个体Pm;

4.2.4)生成一个随机数R1',R1'∈[1,SL-Nmu],其中Nmu是交叉长度;

4.2.5)对Pm和Pt做交叉操作:交换Pm和Pt的第R1'到R1'+Nmu个残基二面角,生成交叉个体Pc1和Pc2;

4.2.6)采用RosettaScore3能量函数对个体Pt、Pm、Pc1、Pc2进行能量评价,得到其对应的能量分值Et,Em,Ec1,Ec2;

4.2.7)选择Em,Ec1,Ec2中的最小值Emin对应的个体作为候选子代个体Pch;

4.2.8)如果Emin>Et,则按照特征概率模型选择子代个体,过程如下:

4.2.8.1)分别计算个体Pm、Pc1、Pc2对应的特征接收概率其中ΔHDAm,ΔHSSm,ΔHDm

分别表示个体Pm的PrD与PD之间的汉明距离,ΔHDAc1,ΔHSSc1,ΔHDc1分别表示个体Pc1的PrDA与PDA之间的汉明距离,ΔHDAc2,ΔHSSc2,ΔHDc2、Pc2分别表示个体Pc2的PrSS与PSS之间的汉明距离,ΔHDAc1,ΔHSSc1,ΔHDc1和ΔHDAc2,ΔHSSc2,ΔHDc2中上角标c1,c2为个体Pc1、Pc2的标记;

4.2.8.2)选择Pm、Pc1、Pc2中最大值所对应的个体作为子代个体Pc,并取代目标个体Pt;

4.2.9)如果Em,Ec1,Ec2中的最小值Emin

4.2.10)根据每个个体的三维结构信息统计得到Pc的PrSS,PrDA,PrD;

4.2.11)通过计算Pc与各个模态态心个体距离谱之间的汉明距离HD,确定Pc应该归属于某一个模态:取HD值最小对应的模态为Pc所归属的模态,如果有2个以上模态HD值同时最小,则计算Pc与这些模态态心个体二面角谱之间的汉明距离HDA,取HDA值最小对应的模态为Pc所归属的模态,如果有2个以上模态HDA值同时最小,则计算Pc与这些模态态心个体二级结构谱之间的汉明距离HSS,取HSS值最小对应的模态为Pc所归属的模态,取当前模态内所有个体的质心作为当前模态的态心;

4.2.12)当前迭代次数i=i+1;

4.2.13)返回步骤4.2);

5)迭代结束,输出预测结构。