利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021102837824
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种基于内积自注意力神经网络的蛋白质磷酸化位点预测方法,其特征在于,所述预测方法包括以下步骤:

1)输入一个氨基酸残基数目为L的待进行磷酸化位点预测的蛋白质序列,记作S;

2)使用one‑hot编码方式对组成蛋白质的20种常见氨基酸类型进行数字编码;

3)利用20种常见氨基酸类型的one‑hot编码,将氨基酸残基数目为L的蛋白质序列S转换为一个L×20的特征矩阵,记作 Mfea中第i行第j列元素Mfea(ij)表示为:

其中,Ti表示蛋白质序列S中第i个残基的类型,Aj表示20种常见氨基酸类型中的第j种残基类型;

4)对蛋白质中的每个残基,根据蛋白质的特征矩阵Mfea,使用大小为w的滑动窗口,生成一个大小为w×20的特征矩阵,记作M;

5)搭建内积自注意力神经网络,该网络共有四层,分别为卷积层、内积自注意力层、全连接层以及softmax层,每一层的输出作为下一层的输入;;

6)从PhosphoSitePlus数据库中收集N条已有磷酸化位点标签的蛋白质序列,Pi表示第i条蛋白质序列,i=1,2…,N,将Pi通过步骤2)至4)生成每个目标残基的特征矩阵M,结合相应的位点标签,构建训练数据集;

7)利用步骤6)得到的训练数据集,训练步骤5)搭建的内积自注意力神经网络,训练阶段使用二分类交叉熵损失函数调整网络中的参数;

8)将蛋白质序列S中每个残基的特征矩阵M输入到步骤7)训练得到的内积自注意力神经网络模型中,输出预测概率P;根据模型输出的预测概率P与判定阈值T的大小关系,即可判断目标残基是否为磷酸化位点,当预测概率值P大于判定阈值T时,残基即为磷酸化位点。

2.如权利要求1所述的基于内积自注意力神经网络的蛋白质磷酸化位点预测方法,其特征在于,所述步骤5)中,卷积层、内积自注意力层、全连接层以及softmax层的描述如下:

5.1)卷积层:将通过步骤4)获得的特征矩阵M作为输入,分别与三个大小为3×20的卷a b c

积核W、W、W做卷积运算,得到三个大小为(w‑2)×1的向量a,b,c作为输出;

5.2)内积自注意力层:首先,将卷积层的输出向量a和b做内积运算,得到数值λ,数值λ再与向量c做数乘,得到一个大小为(w‑2)×1的向量,记作d;然后,将卷积层的输出向量a,b,c与向量d串联,得到一个大小为(w‑2)×4的矩阵,记作M′;其次,通过ReLU激活函数对矩阵M′做非线性变换;最后,将多维的输出拉成一个一维向量,实现到全连接层的过渡;

5.3)全连接层:该层由54个神经元组成,起到分类器的作用,生成softmax层损失函数的输入;

5.4)softmax层:输出目标残基是否为磷酸化位点的预测概率。