[发明专利]一种基于特定片段交叉的蛋白质结构预测方法

摘要

一种基于特定片段交叉的蛋白质结构预测方法，包括以下步骤：首先预测查询序列的二级结构信息，构建片段库；其次设计基于特定片段交叉的策略，建立二级结构信息的适应度函数，设计交叉变异策略；最后根据按比例的适应度分配方法更新种群，利用设计基于特定片段交叉的策略能够有效地提高算法构象搜索能力和预测精度，预测的三级结构有很好的二级结构。本发明提供一种构象搜索能力较高和预测精度较高的蛋白质结构预测方法。

主权项

1.一种基于特定片段交叉的蛋白质结构预测方法，其特征在于：所述包括以下步骤：1)输入查询序列，利用Psipred预测查询序列的二级结构信息；2)设置种群规模NP、最大迭代次数G、交叉概率CR、设置变异失败次数M，允许最大变异次数N，玻尔兹曼温度因子KT，输入片段库，预测的二级结构信息，迭代次数g＝0；3)对种群所有构象进行初始化，对种群中每个构象进行片段组装，直到构象的每个残基二面角至少被替换过一次；4)构象交叉，操作如下：4.1)选第i，i∈[1,NP]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对应的残基被预测的二级结构的类型；4.4)针对Ci和Cj，从交叉点p开始依次互换二面角对直到从交叉点p起预测的二级结构类型和交叉点p处对应的二级结构类型不同为止，产生一个构象C′i，并用Rosetta能量函数“score3”计算其能量值；5)构象变异，对构象C′i变异过程如下：5.1)对构象C′_i进行9残基片段组装，生成构象C″_i，并用Rosetta能量函数“score3”计算其能量值，若变异后的能量值比变异前能量值变小，则接收变异构象C″_i，若能量值变大，则以Boltzmann概率接收变异后个体C″_i，其中ΔE为个体C″_i和C′_i的能量差值；5.2)如果拒绝接收变异后的构象C″i，则变异失败次数T加一；5.3)如果M等于允许最大变异次数N，则直接接收变异后的构象C″i，否则返回步骤5.1)；6)基于按比例的适应度分配方法进行选择，过程如下：6.1)对构象C″_i求适应度值其中L是查询序列长度，是查询序列query第l个残基预测的二级结构，分别是测试构象第l个残基的二级结构，其值由DSSP求得；6.2)对种群中每个构象C_i，求适应度值6.3)计算构象C″i被选择的概率Pi:6.4)产生一个随机数r′，r′∈[0,1]，如果r′小于Pi，则用构象C″i替换构象Ci实现种群更新，否则保持种群不变；7)g＝g+1，判断是否达到最大迭代次数G，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。