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专利号: 2018109860571
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:

1.一种基于残基接触信息交叉策略的蛋白质结构预测方法,其特征在于:所述蛋白质结构预测方法包括以下步骤:

1)给定输入序列信息,利用Robetta服务器获得该序列的片段库;

2)利用RaptorX-Contact预测该序列的接触信息,并且记录接触概率大于0.6的残基对,假设有N个残基对的接触概率满足该条件,并记第k个残基对间的接触,接触指Cα-Cα欧氏距离 接触概率表示为Pk,满足Pk>0.6,k∈{1,...,N},并记第k个残基对的残基索引号ik和jk,并满足ik<jk;

3)初始化:种群规模NP,根据输入序列,最大迭代次数分别为G,执行RosettaAbinitio协议的第一与第二阶段NP次,产生初始构象种群P={C1,C2,...,CNP},其中CNP表示第NP个个体,记当前代数g=0;

4)遍历初始种群的所有个体Cm,m∈{1,..NP},作为目标个体Ctarget进入种群进化的片段组装阶段,并计算当前目标个体的N个残基对的接触情况,tk=1表示第k对残基对接触,tk=

0表示第k对残基对不接触;

5)片段组装阶段,过程如下:

5.1)对当前目标个体不接触的残基对,找出接触图中接触概率最大的不接触残基对r,r∈{1,...,N};

5.2)从当前种群中选择一个不同于当前目标个体的个体Crandom,该个体需要满足dr,random<dr,target,dr,random和dr,target分别表示Crandom和Ctarget的第r个残基对的Cα-Cα欧氏距离;如果当前种群所有个体不满足该条件,则执行下一步;否则执行步骤5.4);

5.3)对目标个体进行随机的片段组装,随机选择窗口,并从对应的片段库中随机选择片段得到测试个体Ctrial

5.4)Crandom与Ctarget交叉:与若jr-ir>L/2,则从Crandom的第ir号残基到jr号残基中随机选取长L/2的连续区域,作为片段,其中L是目标序列长度;否则,直接选择Crandom的第ir号残基到jr号残基区域作为片段,并将该片段替换到Ctarget对应位置得到测试个体Ctrial;

5.5)若jr-ir≥9对测试个体Ctrial的被组装区域进行长度为9的片段组装,否则进行长度为3的片段组装;随机从被组装区域选择窗口,并从对应的片段库中随机选择片段,得到新的个体Ct′rial;

5.6)利用能量函数Rosetta score3评价Ct′rial和Ctrial,得到能量值E′和E,并根据Metropolis准则选择是否接受Ct′rial,若接受,则令Ctrial=Ct′rial;

5.7)重复步骤5.4)-5.5)150次,若Metropolis准则拒绝接受150次,则目标个体不被测试个体替换;否则,替换目标个体,令Ctarget=Ctrial;

6)若g=0,对所有个体执行步骤5),得到下一代种群,并令g=g+1;否则执行步骤8);

7)Loop区域微调阶段,过程如下:

7.1)随机选择目标个体Loop区域的片段组装窗口,片段长度为3;

7.2)计算片段间的二面角差值平方根,比对对应窗口中片段库中每个片段与当前目标个体该区域的结构相似度,选出片段库中与目标个体当前区域最相似的片段;

7.3)使用选择的片段对目标个体进行片段组装,得到测试个体Ctrial;

7.4)利用能量函数Rosetta score3评价Ctarget和Ctrial,得到能量值E′和E,并根据Metropolis准则选择是否接受Ctrial,若接受,则令Ctarget=Ctrial;

8)遍历当前种群所有个体Cm,计算Cm的N个残基对的接触情况,若N个残基对的接触,则执行步骤6),否则执行5);得到下一代种群,令g=g+1,判断是否满足终止条件g>G,若满足,结束种群进化,进入下一步;否则重复当前步骤;

9)利用聚类工具SPICKER对Metropolis准则接受的所有过程点聚类,以最大类的类心构象为最终预测结果。