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专利号: 2018104380559
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:

1.一种基于局部扰动的群体蛋白质构象空间优化方法,其特征在于:所述群体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,并记录每一个二级结构的第一个和最后一个残基的残基号;

2)设置参数:种群规模NP,二级结构扰动迭代次数G;

3)种群初始化:迭代Rosetta协议第一、二、三阶段,产生具有NP个个体的种群P={P1,P2,...,PNP};

4)片段局部扰动,过程如下:

4.1)设n=1,其中n∈{1,2,...,NP};

4.2)对种群中第n个个体Pn执行Rosetta协议第四阶段的3片段组装;

4.3)随机选择构象Pn的一个3片段窗口,记该窗口第一个残基的Cα原子坐标为(x1,y1,z1)、最后一个残基的Cα原子坐标为(x2,y2,z2);

4.4)令 对 单位化,得

4.5)以矢量 为旋转轴,对第一个残基的Cα原子与最后一个残基的Cα原子之间的所有原子进行旋转,得到新的构象Ptrial,过程如下:

4.5.1)设r=1,其中需要进行旋转的原子的编号r∈{1,2,...,R},R表示需要旋转的原子的总数;

4.5.2)生成[-5,5]的均匀分布随机数μ,作为旋转角;

4.5.3)根据旋转轴和旋转角确定旋转矩阵:其中,c=cosμ,s=sinμ;

4.5.4)记需要旋转的原子的坐标为(xold,yold,zold),则旋转后的坐标为(xnew,ynew,znew)=T(xold,yold,zold),即:其中Ti,j表示矩阵T的第i行第j列的元素,i和j均∈{1,2,3};

4.5.5)计算构象Ptrial和Pn的能量,并根据Metropolis准则决定是否用Ptrial替换Pn;

4.5.6)r=r+1;

4.5.7)若r≤R,转至步骤4.5.2)执行下一个原子的旋转;否则,转至步骤4.6);

4.6)n=n+1;

4.7)若n≤NP,转至步骤4.2)对下一个个体进行扰动;否则,转至步骤5);

5)二级结构扰动,过程如下:

5.1)开始迭代,设g=1,其中迭代次数g∈{1,2,...,G};

5.2)对当前种群P中的每一个个体进行局部扰动,过程如下:

5.2.1)设m=1,其中m∈{1,2,...,NP};

5.2.2)随机选择种群P中第m个个体Pm的一个二级结构,记该二级结构第一个残基的Cα原子坐标为(x1,y1,z1)、最后一个残基的Cα原子坐标为(x2,y2,z2);

5.2.3)令 对 单位化,得

5.2.4)以矢量 为旋转轴,对第一个残基的Cα原子与最后一个残基的Cα原子之间的所有原子进行旋转,形成新的构象Ptrial,过程如下:

5.2.4.1)设h=1,其中需要进行旋转的原子的编号h∈{1,2,...,H},H表示需要旋转的原子的总数;

5.2.4.2)生成[-5,5]的均匀分布随机数γ,作为旋转角;

5.2.4.3)根据旋转轴和旋转角确定旋转矩阵:其中,c=cosγ,s=sinγ;

5.2.4.4)记需要旋转的原子的坐标为(xold,yold,zold),则旋转后的坐标为(xnew,ynew,znew)=T(xold,yold,zold),即:其中Ti,j表示矩阵T的第i行第j列的元素,i和j均∈{1,2,3};

5.2.4.5)计算构象Ptrial和Pm的能量,并根据Metropolis准则决定是否用Ptrial替换Pm;

5.2.4.6)h=h+1;

5.2.4.7)若h≤H,转至步骤5.2.4.2)执行下一个原子的旋转;否则,转至步骤4.2.6);

5.2.5)m=m+1;

5.2.6)若m≤NP,转至步骤5.2.2)对下一个个体进行扰动;否则,转至步骤5.3)

5.3)g=g+1;

5.4)若g≤G,转至步骤5.2)执行下一次迭代;否则,转至步骤6);

6)根据Rosetta协议输出预测结果。