[发明专利]一种基于阶段性多策略的群体构象空间采样方法

摘要

一种基于阶段性多策略的群体构象空间采样方法，包括以下步骤：在差分进化算法框架下，将整个算法过程分为多个阶段，对每个阶段设置一组策略池，当算法达到某个阶段时，从其对应的策略池中，随机选取一个策略，基于片段组装技术，生成新的测试构象个体，从而提高构象采样能力和算法的收敛速度；同时在构象选择环节引入距离谱约束，当测试构象的能量高于目标构象时，则比较两者的距离差，若测试个体的距离差较小，则以一定的概率接受测试构象，从而引导算法采样得到能量更低且结构更合理的构象，提高算法的预测精度。

主权项

1.一种基于阶段性多策略的群体构象空间采样方法，其特征在于：所述构象空间采样方法包括以下步骤：1)给定输入序列信息；2)根据序列信息从QUARK服务器上得到距离谱文件profile，rpj为距离谱中记录下的残基对，Dj为该残基对之间的距离，其中j∈(1,N)，N为距离谱中残基对数量；3)设置参数：种群大小NP，算法的迭代次数G，交叉因子CR，阶段因子s，置迭代代数g＝0；4)种群初始化：由输入序列产生NP个初始构象Ci，i＝{1,…,NP}，对每个构象个体全部位置片段组装；5)针对种群中的每个构象个体Ci，i∈{1,2,3,…,NP}，令Ctarget＝Ci，Ctarget表示目标构象个体，执行以下操作得到变异构象Cmutant：5.1)随机生成正整数rand1,rand2,rand3∈{1,2,3,......NP}，且rand1≠rand2≠rand3≠i；再生成4个随机整数randrange1,randrange2,randrange3,randrange4；其中randrange1≠randrange2，randrange3≠randrange4∈{1,2,…,L}，L为序列长度；5.2)令a＝min(randrange1,randrange2)，b＝max(randrange1,randrange2)，k∈[a,b]；令c＝min(randrange3,randrange4)，d＝max(randrange3,randrange4)，p∈[c,d]；其中min表示取两个数的最小值，max表示取两个数的最大值5.3)如果g＜s·G，则执行如下操作：5.3.1)如果randn(1,3)＝1，则用Crand2上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Crand1进行片段组装得到变异构象Cmutant，其中randn(1,3)表示随机生成[1,3]之间的整数；5.3.2)如果randn(1,3)＝2，则用Crand2上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand3上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Crand1进行片段组装得到测试个体Cmutant；5.3.3)如果randn(1,3)＝3，则用Crand1上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand2上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Ctarget进行片段组装得到测试个体Cmutant；5.4)如果s·G≤g＜2s·G，则执行如下操作：5.4.1)根据能量对整个种群中的构象进行升序排列，然后从前0.5NP个构象个体中随机选出一个构象记为Cpbest；5.4.2)如果randn(1,3)＝1，则用Crand1上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Cpbest的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Cpbest进行片段组装得到变异构象Cmutant；5.4.3)如果randn(1,3)＝2，则用Cpbest上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand2上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Crand1进行片段组装得到测试个体Cmutant；5.4.4)如果randn(1,3)＝3，则用Cpbest上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand1上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Ctarget进行片段组装得到测试个体Cmutant；5.5)如果g≥2s·G，则执行如下操作：5.5.1)将整个种群随机平均分为三组，判断当前目标构象Ctarget所在的组，然后从对应的组中选出能量最低的构象Clbest；5.5.2)如果randn(1,3)＝1，则用Crand1上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Cpbest的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Cpbest进行片段组装得到变异构象Cmutant；5.5.3)如果randn(1,3)＝2，则用Clbest上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand2上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Crand1上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Crand1进行片段组装得到测试个体Cmutant；5.5.4)如果randn(1,3)＝3，则用Clbest上位置a到位置b的片段的第k个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget的相同位置所对应的二面角phi、psi、omega；再使用Crand1上位置c到位置d的片段的第p个氨基酸所对应的二面角phi、psi、omega替换Ctarget上相同位置所对应的二面角phi、psi、omega，然后将所得Ctarget进行片段组装得到测试个体Cmutant；6)对变异构象Cmutant执行交叉操作：6.1)生成随机数rand4，rand5，其中rand4∈(0,1)，rand5∈(1,L)；6.2)根据

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