[发明专利]一种基于差分进化的蛋白质二聚体结构预测方法

权利要求书

1.一种基于差分进化的蛋白质二聚体结构预测方法，其特征在于，所述预测方法包括以下步骤：

1)输入待预测蛋白质二聚体中的两条链的序列信息，分别记作Chain₁与Chain₂；

2)对于输入的序列信息Chain₁与Chain₂，使用I-TASSER服务器预测出对应的三维空间结构信息，分别记作T₁与T₂；

3)计算T₁与T₂的中心点坐标，分别记作o₁与o₂：

其中，N₁与N₂分别表示T₁与T₂中含有的氨基酸数目，与分别表示T₁与T₂中的第i个氨基酸的中心碳原子C_α的坐标；

4)计算T₁中每个氨基酸的C_α的坐标与o₁之间的欧氏距离并在所有氨基酸对应的计算得到后，选择最大的记作

5)计算T₂中每个氨基酸的C_α的坐标与o₂之间的欧氏距离并在所有氨基酸对应的计算得到后，选择最大的记作

6)参数设置：设置种群规模NP，突变因子F，交叉概率CR，最大迭代次数G_max，初始化迭代次数G＝0；

7)种群初始化：随机生成初始化种群P＝{S₁,S₂,...,S_i,...,S_NP}，S_i＝(s_i,1,s_i,2,s_i,3,s_i,4,s_i,5,s_i,6)为种群P中的第i个个体，s_i,1、s_i,2、s_i,3、s_i,4、s_i,5与s_i,6为S_i的6个元素，其中s_i,1与s_i,2的取值范围为0到1，s_i,3的取值范围为0到s_i,4、s_i,5与s_i,6的取值范围为0到2π；

8)对于种群中的每个个体S_i，根据如下方式组装T₁与T₂，并计算该个体的得分score(S_i)：

8.1)根据S_i中的后三个元素s_i,4、s_i,5与s_i,6，计算出一个三维空间旋转矩阵R：

8.2)固定T₁，将T₂中的所有原子坐标信息，根据旋转矩阵R进行旋转，将旋转后的T₂记作

8.3)根据S_i中的前三个元素与o₁，计算出一个新的三维空间点o_new：

其中ζ＝1-2·s_i,1，T表示向量的转置；

8.4)固定T₁，将平移，使得平移后的的中心点与o_new重合，记平移后的为此时，T₁与形成的复合物被看作为个体S_i对应的蛋白质二聚体空间构象，记作

8.5)在中，根据T₁与之间的交互残基对数目n_inter与冲突残基对的数目n_clash，计算得分score(S_i)：

score(S_i)＝n_inter-n_clash

其中，当分别来自T₁与的残基AA_1,k与AA_2,l的C_α原子之间的欧氏距离处于区间[d_low,d_high]时，交互残基对数目n_inter加1，当分别来自T₁与的残基AA_1,k与AA_2,l的C_α原子之间的欧氏距离处于区间[0,d_low)时，冲突残基对数目n_clash加1；

9)根据差分进化算法，对种群P中的每个个体S_i,i∈{1,2,…,NP}作如下处理：

9.1)从当前种群P中随机选择三个不同的个体S_a、S_b与S_c，其中a≠b≠c≠i，

根据如下等式生成一个突变个体S_mutant：

S_mutant＝S_a+F·(S_b-S_c)

9.2)将S_i中的元素信息复制到交叉个体S_cross中，再在S_cross的6个元素中随机选择一个元素s_cross,j，使用S_mutant中对应的元素s_mutant,j替换，最后，对于S_cross中的每一个元素，使用随机生成的0到1之间的随机数R来控制是否使用S_mutant中对应的元素来替换：若R＜CR，则替换，否则不替换；

9.3)根据步骤8)，分别计算S_cross与S_i对应的得分score(S_cross)与score(S_i)；

9.4)如果score(S_cross)＞score(S_i)，则使用S_cross替换种群P中的S_i，否则S_i保留在种群P中；

10)G＝G+1，如果G＞G_max，则根据当前种群P中得分最高的个体S_best，使用步骤8)组装T₁与T₂，生成的新空间构象decoy_best作为最终的预测结构输出，否则返回步骤9)。