[发明专利]一种基于域间残基接触的多域蛋白结构组装方法

权利要求书

1.一种基于域间残基接触的多域蛋白结构组装方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

1)给定待组装蛋白各结构域的三维结构以及全长序列信息；

2)参数设置：设置最大迭代次数I_max，冲突距离阈值d_clash，组装模板数量T，温度长度K，接触能量深度d_well；

3)利用结构比对工具TM-align对蛋白质PDB库中的每一个多域蛋白进行打分，每个模板的得分为每个结构域与模板之间TM-score的平均值，并选择得分最高的T个模板作为组装模板；

4)利用残基接触预测工具NeBcon预测得到全长序列的残基接触图；

5)从残基接触图中读取各结构域之间的残基接触的置信度其中N_m和N_n分别表示第m个结构域和第n个结构域的序列长度，表示第m个结构域的第i个残基与第n个结构域的第j个残基之间有接触的置信度；

6)根据每个所选模板进行组装，过程如下：

6.1)利用TM-align确定模板和各结构域之间的比对信息，并将各结构域重叠到模板上，得到初始结构；

6.2)对各结构域进行平移，使得其C-端的最后一个残基与下一个结构域N-端的第一个残基之间的Cα原子距离等于

6.3)计算当前结构的域间接触能量：

其中为第m个结构域的第i个残基与第n个结构域的第j个残基之间的Cα原子距离，d₁＝8，d₂＝d₁+d_well，d_a＝(d₁+d₂)/2，d_b＝d_well,d_c＝(d₂+80)/2,d_d＝80-d₂；计算域间接触总能量

6.4)计算当前结构与6.1)中初始结构之间的Cα原子的均方根偏差E_RMSD；

6.5)计算当前结构中每两个结构域之间Cα原子的两两距离，统计距离小于d_clash的数量n_clash，并记录对应的距离计算域之间的冲突能量

6.6)计算当前结构的总能量E＝w₁E_RMSD+w₂E_clash+w₃E_contact，其中，w₁＝0.35,w₂＝0.9,w₃＝0.15为各自的权重值；

6.7)随机选择一个域结构进行扰动，过程如下：

6.7.1)分别计算所选结构域的N-端第一个原子之前和之后的残基数量；

6.7.2)选择残基数量较少的部分作为扰动区域，将该区域的所有Cα原子坐标记为(x₁,x₂,...,x_L)，其中x_l,l＝1,2,...,L表示第l个需要扰动的残基的Cα原子坐标，L为需要扰动的残基数量；

6.7.3)生成旋转轴X＝(X₁,X₂,X₃)，X₃＝θ，其中，θ＝1-2rand[0,1]，φ＝2πrand[0,1]，rand[0,1]为0和1之间的随机小数；

6.7.4)生成旋转角γ＝2rand[0,1]-1；

6.7.5)生成平移向量T＝(T₁,T₂,T₃)，其中T_s＝0.3(2rand[0,1]-1),s＝1,2,3；

6.7.6)生成旋转矩阵U：

其中，α＝cosγ,β＝sinγ；

6.7.7)对每个Cα原子x_l,l＝1,2,...,L进行旋转和平移：

其中，表示第l个需要旋转的Cα原子的第s维坐标；

6.8)根据步骤6.3)-6.6)计算当前结构的能量，并根据蒙特卡洛准则接受当前结构；

6.9)重复步骤6.7-6.8)I_max次，并选择能量最低的结构为当前模板组装得到的结构；

7)选择T个模板组装得到的结构中能量最低的结构作为最终结构。