基于平均场退火技术的蛋白质的立体结构比对方法技术

基于平均场退火技术的蛋白质的立体结构比对方法属于生物信息技术领域，其特征在于：它把蛋白质的立体比对精确地归结为一非线性整数规划问题。再基于平均场理论，把问题等价为非线性连续型的最优化问题，然后利用工程上的退火技术，高效率地找出相应问题的最优结构比对解。它不需要附加的或人为的“软限制”条件，而得到了精确的最优解，不需要事后处理。它还可用于蛋白质的结构分类，功能预测，主次结构的识别，多基因树的重构以及制药工程等领域。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物信息工程

技术介绍
蛋白质的结构比对(alignment)在生物信息学属于最重要的计算问题之一，它对蛋白质结构比对和分类，功能预测，主次结构的识别，多基因树的重构，遗传医疗，制药工程等起着关键作用。相对于两列字符的比较，一对蛋白质结构的比对要困难得多，因为这需要最优地比对两列具有空间结构的刚体，且找出它们最贴近重叠的区域。从计算的复杂性而言，与现有的动态规划比对一对序列的多项式时间算法[S.B.Needleman and C.D.Wunsch，“A general methodapplicable to the search for similarities in the amino acid sequence of twoproteins”，Journal of Molecular Biology，48(1971)，pp.443-453]相比较，一双蛋白质的结构比对则属于NP困难问题。至目前为止，已出现很多有关的算法，如基于距离的迭代动态规划(又称为LUND迭代法)[M.Gersten and M.Levitt，“Using iterative dyn本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于平均场退火技术的蛋白质的立体结构比对方法，其特征在于，它依次含有以下步骤：（１）对计算机进行初始化.设定以下各种初始值：退火温度Ｔ，退火温度递降系数ε，　惩罚函数λ，取正的实数值，０＜λ≤１００， 平移向量Ａ为３阶零向量，旋转矩阵Ｒ为３×３单位矩阵，实数值相配变量ｖ↓［ｉｊ］（０）＝１／ｍａｘ（ｎ↓［ｘ］＋１，ｎ↓［ｙ］＋１），０≤ｖ↓［ｉｊ］≤１，０≤ｉ≤ｎ↓［ｘ］，０≤ｊ≤ｎ↓［ｙ］，　其中：ｎ↓［ｘ］、ｎ ↓［ｙ］分别为只计主链时，两列待比对的蛋白质Ｘ、Ｙ长度，...

【技术特征摘要】
1.基于平均场退火技术的蛋白质的立体结构比对方法，其特征在于，它依次含有以下步骤(1)对计算机进行初始化●设定以下各种初始值退火温度T，退火温度递降系数ε，惩罚函数λ，取正的实数值，0＜λ≤100，平移向量A为3阶零向量，旋转矩阵R为3×3单位矩阵，实数值相配变量vij(0)＝1/max(nx+1，ny+1)，0≤vij≤1，0≤i≤nx，0≤j≤ny，其中nx、ny分别为只计主链时，两列待比对的蛋白质X、Y长度，nx、ny均为正整数，i、j分别为X中的第i个原子和Y中的第j个原子，nx、ny也分别是X、Y中蛋白质原子的数目；vij的收敛阈值0.001；l是迭代次数，初始值为0；●规范化数据从通用的Protein Data Bank数据库中导入待排蛋白质链{Xi0}j＝1nx、{Yj0}j＝1ny，则得到蛋白质X中的第i个原子与蛋白质Y中的第j个原子在三维空间中的相应坐标为Xi＝(xi，1，xi，2，xi，3)，Yj＝(yj，1，yj，2，yj，3)，把上述两个蛋白质X、Y平移到几何中心后Xi1=Xi0-cc,Yj1=Yj0-cc,]]>其中cc=(Σi=1nxXi0+Σj=1nyYj0)/(nx+ny),]]>再把Xi1、Yj1单位化，得到Xi=Xi1/fac,Yj=Yj1/fac,]]>其中fac=max1≤i≤nx,1≤j≤ny|Xi1-Yj1|;]]>(2)把要求解的相配变量vij用辅助变量uij、wj表达成代数形式，计算机用下式求解、更新uijuij(l)＝-|A+RXi-Yj|2/T(l-1)，1≤i≤nx，1≤j≤ny，u0j(l)=(-λ+λv02(l-1)/2)/T(l-1)j=1(-λ+λ(v0(j-1)(l-1)+v0(j+1)(l-1))/2)/T(l-1)2≤j<ny(-λ+λv0(ny-1)(l-1)/2)/T(l-1)j=ny,]]>ui0(l)=(-λ+λv20(l-1)/2)/T(l-1)i=1(-λ+λ(v(j-1)0(l-1)+v(j+...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈洛南，周天寿，唐云，
申请(专利权)人：清华大学，陈洛南，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]