[发明专利]一种基于接触图的蛋白质结构比对方法

说明书

一种基于接触图的蛋白质结构比对方法，首先根据输入的两个待比对蛋白质的三维结构信息，分别计算两个蛋白质的接触图信息；其次从任一蛋白质接触图中抽取对应蛋白质中的每个氨基酸的周边接触信息；然后根据氨基酸残基的周边接触信息，计算两个蛋白质的相似得分矩阵，得分矩阵中的任一元素都表示来自不同蛋白质的对应氨基酸之间的相似性；再次根据相似得分矩阵，使用动态规划算法获取两个待比对蛋白质的比对信息；最后，使用TM‑score工具计算两个待比对蛋白质之间的结构相似性得分，并获得它们在三维空间上的比对状态。本发明提供一种计算代价低、比对精度高的基于接触图的蛋白质结构比对方法。

技术领域

本发明涉及生物信息学、智能优化及计算机应用领域，具体而言涉及一种基于接触图的蛋白质结构比对方法。

背景技术

蛋白质在生命活动中是普遍存在且不可或缺的，它在生物体内承担了多种多样的生物学功能。具有相似结构信息的蛋白质往往会拥有相似的生物学功能。因此，通过两个不同蛋白质的结构比对，来计算它们之间的相似性，有助于研究蛋白质的生物功能，且对蛋白质功能的研究及药物靶蛋白的设计均具有十分重要的指导意义。

目前，专门用于蛋白质结构比对的计算方法有：TM-align(Zhang Y,SkolnickJ.TM-align:a protein structure alignment algorithm based on the TM-score[J].Nucleic acids research,2005,33(7):2302-2309.)、DALI(Holm L,Sander C.Proteinstructure comparison by alignment of distance matrices[J].Journal ofmolecular biology,1993,233(1):123-138.)与SAL(Kihara D,Skolnick J.The PDB is acovering set of small protein structures[J].Journal of molecular biology,2003,334(4):793-802.)等。相比于其他的蛋白质结构比对方法(如DALI与SAL)，TM-align方法在结构比对精度与比对效率方面更加优秀。TM-align使用启发式迭代搜索方式，寻找较为优秀的结构比对信息；在每次迭代中，TM-align使用TM-score工具(Zhang Y,SkolnickJ.Scoring function for automated assessment of protein structure templatequality[J].Proteins:Structure,Function,and Bioinformatics,2004,57(4):702-710.)来计算当前结构比对的得分。由于TM-align采用的是启发式迭代搜索，所以其得到的结构比对信息并不能保证是最优的且比对效率有待进一步提升。

综上所述，现存的蛋白质结构比对方法在计算代价、比对精确性方面，距离实际应用的要求还有很大差距，迫切地需要改进。

发明内容

为了克服现有蛋白质结构比对方法在计算代价、比对精确性方面的不足，本发明提出一种计算代价低、比对精确性高的基于接触图的蛋白质结构比对方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于接触图的蛋白质结构比对方法，所述方法包括以下步骤：

1)输入两个待比对的蛋白质三维结构信息，分别记作P_a与P_b；