1.一种基于二级结构知识的蛋白质构象空间优化方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
1)给定输入序列信息;
2)利用PSIPRED平台预测目标蛋白的二级结构信息;
3)选取能量函数E(x);
4)参数初始化:设置种群规模Psize,最大遗传代数Gmax,初始种群搜索轨迹长度iter,交叉因子CR,变异计数器Co,最大计数值Comax,二级结构和能量的权重ws和we;
5)初始化种群:启动Psize条Monte Carlo轨迹,每条轨迹搜索iter次,即生成Psize个初始个体;
6)对每个目标个体xi,i∈{i=1,2,. ..,Psize}进行如下操作:
6.1)随机选择一个个体xj,j∈{1,2,...,Psize}且j≠i,若r≤CR则对个体xi和xj进行如下操作,否则x′i=xi转至步骤6.2),其中r∈[0,1]是随机数;
6.1.1)在个体xj中,随机选择一个loop区域[a,b],其中a是随机选取的loop区域对应的起点位置,b是终止位置;
6.1.2)用个体xj中[a,b]区域的扭转角度依次替换个体xi中对应区域的扭转角,生成交叉个体x′i;
6.2)对个体x′i进行如下的变异操作:
6.2.1)对个体x′i进行片段组装生成,并利用Monte Carlo机制判断是否接收该片段的插入,如果接受则组装后的构象被记为变异个体x″i,转至步骤6.3),否则转至步骤6.2.2);
6.2.2)更新变异计数器,即Co=Co+1;若Co<Comax则返回步骤6.2.1);
否则对个体x′i进行片段组装直接生成变异个体x″i,并设置Co=0;
6.3)如果i=Psize则执行步骤7)进行选择操作,否则转至步骤6.1)对下一个个体进行交叉和变异;
7)对每个目标个体xi,i∈{i=1,2,. ..,Psize}和变异个体x″i,i∈{i=1,2,. ..,Psize}进行如下操作:
7.1)根据预测的二级结构知识和能量函数计算目标个体xi的得分,过程如下:
7.1.1)利用DSSP测定目标个体xi的二级结构 l为目标序列的长度,是构象xi中第k个序列对应的二级结构类型,其中H,E和L分别代表α螺旋,β折叠和loop区域;
7.1.2)根据公式 计算目标个体xi的二级结构得分,其中, 代表在预测的二级结构知识中第k个序列对应的二级结构被预测为 型的置信度;
7.1.3)根据能量函数计算出目标个体xi的能量为Ei;
7.1.4)根据公式SEi=ws·Si+we·Ei计算目标个体xi的总得分,其中ws和we是二级结构与能量的权重;
7.2)根据预测的二级结构知识和能量函数计算目标个体x″i的得分,过程如下:
7.2.1)与步骤7.1.1)同理测定变异个体x″i的二级结构 其中,是构象x″i中第k个序列的二级结构类型;
7.2.2)与步骤7.1.2)同理根据公式 计算变异个体x″i的二级结构质量分数;
7.2.3)根据能量函数计算出变异个体x″i的能量为E″i;
7.2.4)根据公式SE″i=ws·S″i+we·E″i计算变异个体x″i的总得分;
7.3)根据目标个体xi,i∈{i=1,2,. ..,Psize}和变异个体x″i,i∈{i=1,2,. ..,Psize}的得分SEi,i∈{i=1,2,. ..,Psize}和SE″i,i∈{i=1,2,. ..,Psize}对所有的个体进行排名,选出得分最低的前Psize个个体进入下一代,并作为下一代的父代个体;
8)判断是否达到最大迭代代数Gmax,若达到最大迭代代数,则输出结果,否则转至步骤
6)。