[发明专利]一种基于接触图的蛋白质结构比对方法

摘要

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。

主权项

1.一种基于接触图的蛋白质结构比对方法，其特征在于，所述比对方法包括以下步骤：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；2)对于来自同一个蛋白质的任意两个氨基酸残基R_i与R_j，根据它们的β碳原子C_β的三维坐标信息D_i与D_j，当氨基酸残基中没有C_β时，将中心碳原子C_α的坐标信息看作C_β的坐标信息，计算它们的接触状态m_i,j：若D_i与D_j之间的距离小于等于8埃，则表示R_i与R_j接触，记m_i,j＝1；否则，表示R_i与R_j不接触，记m_i,j＝0；3)根据步骤2)，计算P_a中所有氨基酸残基两两之间的接触状态，组成接触图M_a：其中，N_a表示P_a中氨基酸残基的数目，表示P_a中的第i和第j个氨基酸残基的接触状态；4)根据步骤2)，计算P_b中所有氨基酸残基两两之间的接触状态，组成接触图M_b：其中，N_b表示P_b中氨基酸残基的数目，表示P_b中的第i和第j个氨基酸残基的接触状态；5)对于P_a中的任意一个氨基酸残基在M_a中取以为中心、尺寸为K×K的窗口，该窗口内的元素组成的矩阵记作窗口中落在M_a外的元素设置为0，用来表示周边信息；其中，1≤K≤N_a且1≤K≤N_b；6)对于P_b中的任意一个氨基酸残基在M_b中取以为中心、尺寸为K×K的窗口，该窗口内的元素组成的矩阵记作窗口中落在M_b外的元素设置为0，用来表示周边信息；7)根据与计算分别来自P_a与P_b的氨基酸残基与的相似性s_i,j：8)计算所有的s_i,j，组成相似性矩阵9)根据相似性矩阵S，使用动态规划算法计算得到P_a与P_b比对信息Ali(P_a,P_b)；10)根据比对信息Ali(P_a,P_b)，使用TM‑score工具计算P_a与P_b的结构相似性得分，并返回P_a与P_b在三维空间上的比对状态。