[发明专利]基于蒙特卡洛模拟的蛋白质热力学分析方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛模拟的蛋白质热力学分析方法，其特征在于，包括步骤

A：确定蛋白质能量模型；以及

B：模拟及计算蛋白质系统态密度。

2.如权利要求1所述的蛋白质热力学分析方法，其中，步骤A进一步包括：

采用ECEPP能量力场模型以及角度坐标系，ECEPP能量力场的表达形式为：

E_ECEPP=E_C+E_LJ+E_HB+E_Tor

其中是两电荷之间的库伦作用力，r_ij表示原子i和j之间的距离，是两原子之间的兰纳-琼斯作用力，是氢键作用力，E_Tor=∑_lU_l(1±cos(n_lξ_l))是两面角旋转作用力，ξ_l是第l个两面角。

3.如权利要求1所述的蛋白质热力学分析方法，其中，步骤A进一步包括：

对所使用的蛋白质能量区间进行离散化处理，若取k个能量bin区间值，则需对[E_min,E_max]平均划分k个bin区间，用每个区间中间的一个能量值代表该能量区间值。

4.如权利要求1所述的蛋白质热力学分析方法，其中，步骤B进一步包括：

通过主从进程模式的MPI并行程序算法，模拟及计算蛋白质系统的态密度。

5.如权利要求4所述的蛋白质热力学分析方法，其中，在所述主从进程模式的N个分进程中，分进程1为主进程，其余分进程均为子进程。

6.如权利要求5所述的蛋白质热力学分析方法，其中，所述主进程包括步骤：

S11：初始化蛋白质系统态密度函数的对数S(E)=lng(E)=0，直方图H(E)=0（E_min≤E≤E_max），s=1，修正因子df|_E=(κΘ(E₀-E)+1)lnf，其中Θ(E₀-E)是Heaviside分段函数，κ、E₀、f是相关于模型的参数；

S12：t=1；

S13：在主进程中，对原来的构型进行随机变动，产生新的构型，计算能量E_new，根据Metropolis准则确定新构型被接受的概率，t=t+1,s=s+1，修正因子为df|_E=(κΘ(E₀-E)+1)lnf；

步骤S13循环tmax次；

S14：所有进程间相互通信，主进程收集所有从进程的S_tmp(E)和H_tmp(E)并累加计算出全局的S(E)和H(E)，即全局的S(E)=S(E)+所有从进程的S_tmp(E)，全局的H(E)=H(E)+所有从进程的H_tmp(E)，将全局的S(E)和H(E)的广播给所有从进程，求得H_real(E)=H(E)×[1+κΘ(E₀-E)]，判断直方图平缓条件：

max(Hreal(E))-min(Hreal(E))max(Hreal(E))+min(Hreal(E))<φ]]>（0<φ<1）

若不满足则返回到S12继续迭代；若满足则至S15；

S15：改变修正因子f，再返回执行S12继续迭代，直到满足条件其中ΔE=E_max-E_min为系统的能量范围；

S16：一旦满足条件则对原来的构型进行随机变动，产生新的构型，计算能量E_new，根据Metropolis准则确定新构型被接受的概率，s=s+1，修正因子为ΔEs(κΘ(E0-Enew)+1);]]>

S17：继续S16迭代，直到满足进程终止条件通过对所有进程的S(E)求平均得进而得到蛋白质系统的相对的态密度