[发明专利]一种基于残基间接触约束的蛋白质结构预测方法

摘要

一种基于残基间接触约束的蛋白质结构预测方法，包括以下步骤：首先利用RaptorX‑Contact预测查询序列的残基间距离接触信息，构建片段库；其次采用禁忌搜索方法对种群构象初始化，建立基于残基间接触约束的评价函数，设计交叉变异策略；最后根据残基间距离约束分值实现种群更新，利用残基间距离约束能够有效地提高算法采样能力、搜索效率，进而得到结构更加紧凑、能量更低的构象。本发明提供一种预测精度较高的蛋白质结构预测方法。

主权项

1.一种基于残基间接触约束的蛋白质结构预测方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)输入查询序列，并利用RaptorX‑Contact预测查询序列的残基间距离接触信息；2)设置初始种群规模NP、最大迭代次数Gen、交叉概率CR、片段组装次数N，输入查询序列、片段库、残基间接触信息，迭代次数g＝0；3)采用禁忌搜索的方法初始化种群，对种群中每个构象Ci做以下操作，其中i∈[1,NP]是种群中构象索引值，过程如下：3.1)对构象Ci进行N次片段组装，并且记录片段组装时所用的片段；3.2)设置构象Ci片段组装时所用的片段对Cj为禁忌采样片段，其中j∈[1,NP]且j≠i；4)构象交叉，操作如下：4.1)选第i个构象Ci为目标构象，产生一个随机数r，r∈[0,1]，如果r小于CR，则跳到4.2)，否则跳至步骤5)；4.2)随机选择一个构象Cj,j≠i，利用计算二级结构算法DSSP获取构象Ci的二级结构信息；4.3)根据Ci残基位置随机选择一个交叉点p，判断交叉点p对应的残基的二级结构类型S，S∈{H,E,L}，H、E和L分别代表螺旋、片层、无规则折叠；4.4)针对Ci和Cj，从交叉点p开始依次互换二面角对直到另一个交叉点处残基的二级结构S′≠S，S′∈{H,E,L}，产生一个新构象C′i；5)构象变异，对构象C′i和C′j，变异过程如下：5.1)对构象C′i和C′j进行9残基片段组装，生成两个构象C″i和C″j；5.2)分别对构象C″i和C″j求残基间距离约束分值Eco：其中N是残基接触总数，是查询序列query第k个残基对p和q被预测为有接触的置信度，是测试构象k个残基对p和q的真实距离，d_con是预测为接触的阈值，5.3)从构象C″i和C″j中选择残基间距离约束分值E′co最高的构象作为变异成功构象；6)基于残基间距离约束进行选择，过程如下：6.1)对种群中的每个构象求残基间距离约束分值Eco，并求出最小的残基间距离约束分值E″co；6.2)如果E′co大于E″co，则用E′co对应得构象替换E″co对应得构象实现种群更新，否则种群保持不变；7)g＝g+1，判断是否达到最大迭代次数Gen，若不满足条件终止条件，则遍历种群执行步骤4)，否则输出最后预测结果。