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专利号: 2018102971465
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:2023-08-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于二面角熵值的蛋白质两阶段构象空间优化方法,其特征在于:所述蛋白质两阶段构象空间优化方法包括以下步骤:

1)输入预测蛋白质的序列信息和二级结构信息;

2)设置参数:种群规模NP,探索阶段最大迭代次数 增强阶段最大迭代次数 熵值收敛阈值α;

3)种群初始化:迭代Rosetta协议第一、二阶段,产生具有NP个个体的初始种群init

并令P={P1,P2,...,PNP}=P ;

4)计算种群二面角熵值,过程如下:

4.1)以10°为基准,将二面角范围[‑180°,180°)划分成36个二面角区块;

4.2)统计种群中所有构象的每一个残基的二面角φ和ψ落在每一个块的概率 和其中i表示残基号,i∈{1,2,...,l},l表示蛋白质序列长度,j表示二面角区块,j∈{1,

2,...,36};得到每一个残基二面角的分布概率;

4.3)根据公式 和 求出每一个残基二面角φ和ψ的熵值;

4.4)根据公式 求出种群二面角熵值;

5)探索阶段,过程如下:

5.1)开始迭代,设g1=1,其中迭代次数

5.2)对种群P中的每一个个体执行Rosetta协议第三阶段组装;

5.3)执行步骤4),计算种群二面角熵值

5.4)若g1>20,判断熵值是否收敛,过程如下:

5.4.1)根据公式 其中k∈{1,2,...,20},计算当前代与其前20代的每一个熵值变化;

5.4.2)根据公式εmax=max{ε1,ε2,...,ε20}计算最大熵值变化;

5.4.3)若εmax<α,结束探索阶段,进入步骤6)增强阶段;否则,执行步骤5.5);

5.5)g1=g1+1;

5.6)若 转至步骤5.2)执行下一次迭代;否则,结束探索阶段,进入步骤6)增强阶段;

6)增强阶段,过程如下:

6.1)开始迭代,设g2=1,其中迭代次数

6.2)对种群P中的每一个个体执行Rosetta协议第四阶段组装;

6.3)对种群P中的每一个个体进行局部扰动,过程如下:*

6.3.1)令P=Pn,其中Pn表示种群P中的个体,n∈{1,2,...,NP};

6.3.2)随机选择一个loop区域的残基位置r;

6.3.3)生成随机小数rand1,rand1∈[0,1];

6.3.4)若rand1<0.5,执行步骤6.3.5);否则,执行步骤6.3.6)*

6.3.5)对构象P中的第r个残基的二面角φ进行局部扰动,过程如下:*

6.3.5.1)读取构象P中的第r个残基的二面角φ的值phi;

6.3.5.2)生成随机数rand2,rand2∈[‑5°,5°];

6.3.5.3)phi=phi+rand2;

*

6.3.5.4)将构象P中的第r个残基的二面角φ的值替换为phi;

*

6.3.6)对构象P中的第r个残基的二面角ψ进行局部扰动,过程如下:*

6.3.6.1)读取构象P中的第r个残基的二面角ψ的值psi;

6.3.6.2)生成随机数rand3,rand3∈[‑5°,5°];

6.3.6.3)psi=psi+rand3;

*

6.3.6.4)将构象P中的第r个残基的二面角ψ的值替换为psi;

*

6.3.7)若P中扰动的二面角与Pn中对应的二面角落在同一个二面角区块,执行步骤

6.3.8);否则,执行步骤6.3.9)*

6.3.8)用Rosetta score3能量函数计算P和Pn的能量;根据Metropolis准则决定是否*

用P替换Pn,即决定是否接受对构象Pn的局部扰动;

6.3.9)根据二面角能量指导构象更新,过程如下:*

6.3.9.1)根据探索阶段最后一代的残基二面角分布概率,确定P中扰动的二面角及Pn*

中对应的二面角所在二面角区块的分布概率p和pn;

* *

6.3.9.2)根据公式e=‑ln(p)和en=‑ln(pn)计算二面角能量;

*

6.3.9.3)根据Metropolis准则决定是否用P 替换Pn,即决定是否接受对构象Pn的局部扰动;

6.4)g2=g2+1;

6.5)若 跳转至步骤6.2)执行下一次迭代;否则,结束增强阶段

7)根据Rosetta协议输出预测结果。