结构搜索方法、结构搜索设备和记录介质技术

提供了结构搜索方法、结构搜索设备和记录介质。结构搜索方法包括：通过计算机在三维晶格空间的多个晶格点中的每个晶格点处顺序地布置n个化合物基团，以在三维晶格空间中创建化合物的三维结构，n个化合物基团在化合物中彼此耦联；以及通过对基于针对每个晶格点的约束条件而变换的伊辛模型执行使用退火方法的基态搜索来计算伊辛模型的最小能量，该约束条件包括：n个化合物基团中的每个化合物基团被布置在仅一个晶格点处的第一约束；n个化合物基团在每个晶格点处彼此不交叠的第二约束；以及第三约束，其与n个化合物基团的耦联相关并且在不满足该约束时增加所计算的伊辛模型的能量。

【技术实现步骤摘要】
结构搜索方法、结构搜索设备和记录介质
本文讨论的实施方式涉及结构搜索方法、结构搜索设备和记录介质。
技术介绍
近年来，在诸如药物发现的场景中，可能无法避免通过使用信息处理设备(计算机)来获得具有大尺寸的分子的稳定结构。然而，例如，在诸如蛋白质的大尺寸分子的情况下，在仔细考虑所有原子的计算中可能难以在实际时间内搜索到稳定结构。因此，已经研究了通过粗略捕获分子的结构(粗粒化)来减少计算时间的技术。作为粗粒化分子结构的技术，例如，已经研究了以下技术：在该技术中，基于蛋白质中氨基酸残基的一维序列信息使分子结构经过粗粒化成为线性(一连串)简单立方晶格结构，并将其作为晶格蛋白质处理。已经报道了通过使用量子退火技术在晶格蛋白中高速搜索稳定结构的技术。在使用退火机在晶格蛋白中搜索稳定结构的这样的技术中，难以同时满足多个约束条件，并且难以高效地搜索稳定结构。相关技术公开在例如R.Babbush等人的“ConstructionofEnergyFunctionsforLatticeHeteropolymerModels:ACaseStudyinConstraintSatisfactionProgrammingandAdiabaticQuantumOptimization”,AdvancesinChemicalPhysics,155,201-244,2014年4月4日。在一方面中，实施方式的目的在于提供能够高效地搜索稳定结构的结构搜索方法、结构搜索程序和结构搜索设备。
技术实现思路
>根据实施方式的方面，一种结构搜索方法包括：通过计算机在三维晶格空间的多个晶格点中的每个晶格点处顺序地布置n个化合物基团，以在三维晶格空间中创建化合物的三维结构，n个化合物基团在化合物中彼此耦联；以及通过对基于针对晶格点中的每个晶格点的约束条件而变换的伊辛模型执行使用退火方法的基态搜索，来计算伊辛模型的最小能量，约束条件包括：n个化合物基团中的每个化合物基团被布置在仅一个晶格点处的第一约束；n个化合物基团在晶格点中的每个晶格点处彼此不交叠的第二约束；以及第三约束，其与n个化合物基团的耦联相关，并且当不满足该约束时增加所计算的伊辛模型的能量。在实施方式的一个方面中，可以提供用于搜索稳定结构的结构搜索方法、结构搜索程序和结构搜索设备。附图说明图1A是示出蛋白质被粗粒化以搜索稳定结构的示例的示意图(部分1)。图1B是示出蛋白质被粗粒化以搜索稳定结构的示例的示意图(部分2)。图1C是示出蛋白质被粗粒化以搜索稳定结构的示例的示意图(部分3)。图2A是用于说明菱形编码(diamondencoding)方法的示例的示意图(部分1)。图2B是用于说明菱形编码方法的示例的示意图(部分2)。图2C是用于说明菱形编码方法的示例的示意图(部分3)。图2D是用于说明菱形编码方法的示例的示意图(部分4)。图2E是用于说明菱形编码方法的示例的示意图(部分5)。图3是用于说明Hone的示例的图。图4是用于说明Holap的示例的图。图5是用于说明Hconn的示例的图。图6是用于说明Hpair的示例的图。图7是用于说明第三约束的示例的图。图8示出了本文公开的结构搜索设备的示例的框图。图9是示出本文公开的结构搜索设备的配置示例的图。图10是示出本文公开的结构搜索设备的另一配置示例的图。图11是示出本文公开的结构搜索设备的另一配置示例的图。图12是示出用于搜索蛋白质的稳定结构的方法的示例的流程图。图13是示出由Sr表示半径为r的每个晶格的情况的图。图14A是示出氨基酸残基的目的地的晶格点集的图(部分1)。图14B是示出氨基酸残基的目的地的晶格点集的图(部分2)。图14C是示出氨基酸残基的目的地的晶格点集的图(部分3)。图14D是示出氨基酸残基的目的地的晶格点集的图(部分4)。图15是以三维示出S1、S2、S3的图。图16A是示出其中将空间信息分配给位X1至位Xn中的每一位的状态的示例的图(部分1)。图16B是示出其中将空间信息分配给位X1至位Xn中的每一位的状态的示例的图(部分2)。图16C是示出其中将空间信息分配给位X1至Xn中的每一位的状态的示例的图(部分3)。图17是用于说明Hone的图。图18是用于说明Holap的图。图19A是用于说明Hpair的图(部分1)。图19B是用于说明Hpair的图(部分2)。图20是示出权重文件的示例的图。图21是示出在退火方法中使用的优化设备(控制单元)的功能配置的示例的图。图22是示出转变控制单元的电路层面的示例的框图。图23是示出转变控制单元的操作流程的示例的图。图24是结构搜索设备的存储单元的数据配置示例。图25是对应于图24的数据配置示例的处理流程。具体实施方式首先，在描述本文公开的技术的细节之前，将描述通过作为使用晶格蛋白质的技术之一的菱形编码方法来获得蛋白质的折叠结构的方法。当使用晶格蛋白质搜索蛋白质(或肽)的结构时，首先，蛋白质被粗粒化。如图1A所示，例如，通过将构成蛋白质的原子2粗粒化成为经粗粒化的粒子1A、1B和1C，从而创建粗粒化模型来执行对蛋白质的粗粒化，经粗粒化的粒子1A、1B和1C中的每一个是用于每个氨基酸残基的单元。接着，使用所创建的粗粒化模型来搜索稳定结合结构。图1B示出经粗粒化的粒子1C位于箭头的终点处的结合结构为稳定的情况的示例。通过稍后描述的菱形编码方法搜索稳定结合结构。如图1C所示，基于通过使用菱形编码方法搜索的稳定结合结构将粗粒化模型恢复为全原子模型。菱形编码方法是将形成蛋白质的链氨基酸上的经过粗粒化的粒子(粗粒化模型)嵌入到菱形晶格的晶格点的方法，并且可以表达三维蛋白质结构。在以下描述中，为了简化说明，将作为示例来描述用于二维情况的菱形编码方法。图2A示出其中具有五个彼此结合的氨基酸残基的线性五肽具有线性结构的结构的示例。在图2A至图2E中，圆圈中的编号表示线性五肽中的氨基酸残基的编号。在菱形编码方法中，首先，当编号为1的氨基酸残基布置在菱形晶格的中心处时，如图2B所示，编号为2的氨基酸残基可以被布置的位置被限制在邻近中心的位置(给出编号2的位置)。随后，将与编号为2的氨基酸残基结合的编号为3的氨基酸残基可以被布置的位置被限制在与图2B中给出编号2的位置邻近的位置(图2C中给出编号3的位置)。将与编号为3的氨基酸残基结合的编号为4的氨基酸残基可以被布置的位置被限制在与图2C中给出编号3的位置邻近的位置(图2D中给出编号4的位置)。将与编号为4的氨基酸残基结合的编号为5的氨基酸残基可以被布置的位置被限制在与图2D中给出编号4的位置邻近的位置(图2E中给出编号5的位置)。通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种结构搜索方法，包括：/n通过计算机在三维晶格空间的多个晶格点中的每个晶格点处顺序地布置n个化合物基团，以在所述三维晶格空间中创建化合物的三维结构，所述n个化合物基团在所述化合物中彼此耦联；以及/n通过对基于针对所述晶格点中的每个晶格点的约束条件而变换的伊辛模型执行使用退火方法的基态搜索，来计算所述伊辛模型的最小能量，所述约束条件包括：/n所述n个化合物基团中的每个化合物基团被布置仅在一个晶格点处的第一约束；/n所述n个化合物基团在所述晶格点中的每个晶格点处彼此不交叠的第二约束；以及/n第三约束，其与所述n个化合物基团的耦联相关，并且在不满足所述约束时增加所计算的所述伊辛模型的能量。/n

【技术特征摘要】
20191122 JP 2019-2110071.一种结构搜索方法，包括：
通过计算机在三维晶格空间的多个晶格点中的每个晶格点处顺序地布置n个化合物基团，以在所述三维晶格空间中创建化合物的三维结构，所述n个化合物基团在所述化合物中彼此耦联；以及
通过对基于针对所述晶格点中的每个晶格点的约束条件而变换的伊辛模型执行使用退火方法的基态搜索，来计算所述伊辛模型的最小能量，所述约束条件包括：
所述n个化合物基团中的每个化合物基团被布置仅在一个晶格点处的第一约束；
所述n个化合物基团在所述晶格点中的每个晶格点处彼此不交叠的第二约束；以及
第三约束，其与所述n个化合物基团的耦联相关，并且在不满足所述约束时增加所计算的所述伊辛模型的能量。


2.根据权利要求1所述的结构搜索方法，其中，
所述第三约束是以下约束：
在第一晶格点处存在化合物基团的情况下，在与所述第一晶格点邻近的所有晶格点中的仅一个晶格点处存在化合物基团，以及
在所述第一晶格点处不存在化合物基团的情况下，在与所述第一晶格点邻近的任何晶格点处均不存在化合物基团，或者在与所述第一晶格点邻近的所有晶格点中的仅一个晶格点处存在化合物基团。


3.根据权利要求1所述的结构搜索方法，其中，
所述化合物是蛋白质，以及
所述化合物基团是氨基酸残基。


4.一种非暂态计算机可读记录介质，其中存储有使计算机执行处理的程序，所述处理包括：
在三维晶格空间的多个晶格点中的每个晶格点处顺序地布置n个化合物基团，以在所述三维晶格空间中创建化合物的三维结构，所述n个化合物基团在所述化合物中彼此耦联；以及
通过对基于针对所述晶格点中的每个晶格点的约束条件而变换的伊辛模型执行使用退火方法的基态搜索，来计算所述伊辛模型的最小能量，所述约束条件包括：
所述n个化合物基团中的每个化合物基团被布置在仅一个晶格点处的第一约束；
所述n个化合物基团在所述晶格点中的每个晶格点处彼此不交叠的第二约束；以及
...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤博之，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP