[发明专利]一种基于锦标赛机制的自适应蛋白质结构预测方法

摘要

一种基于锦标赛机制的自适应蛋白质结构预测方法，在基本的进化算法框架下，首先，种群初始化，然后从构象池中等概率随机选择一个变异策略引导目标构象进行变异，交叉，其中交叉因子随代数线性递增；其次根据Rosetta能量函数score3以及蒙特卡洛概率接收准则对构象进行选择，来指导构象的更新过程，并且保存成功更新的信息，基于锦标赛机制的自适应蛋白质结构预测方法，不仅能够缓解能量函数不精确的问题，而且可以根据历史信息引导算法尽可能采样得到能量更低且结构更合理的构象，同时提高采样效率。本发明提供一种预测精度较高的基于锦标赛机制的自适应蛋白质结构预测方法。

主权项

1.一种基于锦标赛机制的自适应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)给定目标蛋白的序列信息；2)根据目标蛋白序列从ROBETTA服务器上得到片段库文件；3)设置参数：种群大小NP，算法的最大迭代代数G，交叉因子CR，温度因子β，置迭代代数g＝0；4)种群初始化：随机片段组装生成NP个初始构象Ci，i＝{1,2，…,NP}；5)对种群中的每个个体Ci进行如下操作：5.1)将C_i设为目标个体从以下变异策略池5.1.1)～5.1.5)中等概率的随机选择一个变异策略指导构象进行变异操作：5.1.1)先从种群中选择一个能量最低的个体C_best，再从种群中随机选出两个互不相同的个体C_a、C_b，分别从C_a和C_b中随机选择一个位置不同的9片段，分别替换C_best对应位置的片段生成变异构象5.1.2)从种群中随机选出三个互不相同的个体C_a、C_b和C_c，分别从C_b、C_c中随机选择一个位置不同的9片段，分别替换C_a对应位置的片段生成变异构象5.1.3)先从种群中选择一个能量最低的个体C_best，再从种群中随机选出两个互不相同的个体C_a、C_b，分别从C_a、C_b和C_best中随机选择一个位置不同的9片段，分别替换对应位置的片段生成变异构象5.1.4)先从种群中选择一个能量最低的个体C_best，再从种群中随机选出四个互不相同的个体C_a、C_b、C_c和C_d，分别从C_b、C_c、C_d、C_d和C_best中随机选择一个位置不同的3片段，分别替换对应位置的片段生成变异构象5.1.5)从种群中随机选出三个互不相同的个体C_a、C_b和C_c，分别从C_a、C_b和C_c中随机选择一个位置不同的9片段，分别替换对应位置的片段生成变异构象5.2)对生成的变异构象进行一次片三段组装生成新变异构象5.3)生成随机数pCR，其中pCR∈(0,1)，若pCR＜CR，则从中随机选择一个3片段，替换到对应的位置的片段生成测试构象否则直接把记为5.4)用Rosetta能量函数score3计算的能量如果则替换并将成功标志f_i设置为1，否则f_i＝0；如果则按照概率以蒙特卡洛准则接收构象，若接收构象，则替换6)对种群中的每个个体Ci进行如下操作：6.1)如果目标构象的成功标志f_i＝1且g≠0，则按照在上一代的变异策略对其进行变异生成并且对进行一次三片段组装生成新变异构象执行步骤5.3)～5.4)，如果测试构象不被接收，则进行步骤5.1)～5.4)；6.2)如果目标构象的成功标志f_i＝0或g＝0，则进行步骤5.1)～5.4)；7)g＝g+1，迭代运行步骤6)～7)，至g>G为止；8)输出能量最低的构象为最终结果。