蛋白的变构位点识别方法、装置和计算可读存储介质制造方法及图纸

本申请涉及一种蛋白的变构位点识别方法、装置和计算可读存储介质。该方法包括：获取目标蛋白的三维空间结构；对目标蛋白的三维空间结构进行处理，以生成目标蛋白的拓扑和参数文件；基于目标蛋白的拓扑和参数文件，对目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，得到目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹；基于目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹获取目标蛋白的高柔性区域，以确定目标蛋白的变构位点。本申请提供的技术方案能够基于蛋白三维空间结构精确识别变构位点，利于进一步的药物发现探索。发现探索。发现探索。

【技术实现步骤摘要】
蛋白的变构位点识别方法、装置和计算可读存储介质


[0001]本申请涉及分子动力学
，尤其涉及蛋白的变构位点识别方法、装置和计算可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着结构生物学蓬勃发展，结构解析手段的迭代更新，具备重要生理功能的蛋白结构不断被揭示。此外，在蛋白结构预测领域，AlphaFold2、RoseTTAfold等高精度蛋白技术给生物蛋白带来了更加广阔的样貌。
[0003]上述技术获取的蛋白往往只是表征出蛋白静态特征，一些潜在的活性位点，例如，与蛋白生物功能有间接作用的变构位点就很难直接从蛋白结构中肉眼观察到。在生物体系中，对机体能够发挥作用的功能性蛋白数不胜数，针对性地调控这些蛋白可能对很多疾病的治疗具有重要意义。如若发现这些功能性蛋白的潜在调控位点，例如变构位点，以此为基础进行药物设计，将有利于探索新的治疗方式。
[0004]相关技术中，是采用计算手段预测功能性蛋白的潜在调控位点。然而，由于当前大多数工具基于经验预测，因此，在采用这些工具预测功能性蛋白的潜在调控位点时，一方面具有预测精度不高的缺陷，另一方面，对于结果不具备解释性，不利于药物研发人员进一步的药物发现探索。

技术实现思路

[0005]为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种蛋白的变构位点识别方法、装置和计算可读存储介质，能够基于蛋白三维空间结构精确识别变构位点，利于进一步的药物发现探索。
[0006]本申请第一方面提供一种蛋白的变构位点识别方法，包括：
[0007]获取目标蛋白的三维空间结构；
[0008]对所述目标蛋白的三维空间结构进行处理，以生成所述目标蛋白的拓扑和参数文件；
[0009]基于所述目标蛋白的拓扑和参数文件，对所述目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，得到所述目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹；
[0010]基于所述各个模拟轨迹获取所述目标蛋白的高柔性区域，以确定所述目标蛋白的变构位点。
[0011]本申请第二方面提供一种蛋白的变构位点识别装置，包括：
[0012]第一获取模块，用于获取目标蛋白的三维空间结构；
[0013]预处理模块，用于对所述目标蛋白的三维空间结构进行处理，以生成所述目标蛋白的拓扑和参数文件；
[0014]模拟模块，用于基于所述目标蛋白的拓扑和参数文件，对所述目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，得到所述目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹；
[0015]第二获取模块，用于基于所述各个模拟轨迹获取所述目标蛋白的高柔性区域，以确定所述目标蛋白的变构位点。
[0016]本申请第三方面提供一种电子设备，包括：
[0017]处理器；以及
[0018]存储器，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被所述处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0019]本申请第四方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行代码，当所述可执行代码被电子设备的处理器执行时，使所述处理器执行如上所述的方法。
[0020]本申请提供的技术方案可知，在得到目标蛋白的三维空间结构后，可以此为基础，对目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，以探索目标蛋白的动态特征，从而获取目标蛋白的高柔性区域，以确定目标蛋白的变构位点。一方面，由于对目标蛋白的类型并无限制，相对于相关技术仅仅只能对个别类型的蛋白进行变构位点的预测，本申请的技术方案可以精确识别或预测各种类型蛋白的变构位点，从而可以明确蛋白的可制药位点；另一方面，由于目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹是通过对该目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟得到，即如何获得目标蛋白的变构位点，进而获得热点基序是清晰可见的，即对目标蛋白的变构位点这一结果具有可解释性，因此有利于识别蛋白功能机制或进一步的药物发现探索。
[0021]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0022]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细地描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0023]图1是本申请实施例提供的蛋白的变构位点识别方法的流程示意图；
[0024]图2是本申请另一实施例提供的蛋白的变构位点识别装置的结构示意图；
[0025]图3是本申请实施例提供的变构位点预测结果图；
[0026]图4是本申请实施例提供的蛋白的变构位点识别装置的结构示意图；
[0027]图5是本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面将参照附图更详细地描述本申请的实施方式。虽然附图中显示了本申请的实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0029]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0030]应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0031]在蛋白结构预测领域，AlphaFold2、RoseTTAfold等高精度蛋白技术给生物蛋白结构预测带来了更多的可能。上述技术获取的蛋白往往只是表征出蛋白静态特征，而一些潜在的活性位点，例如，与蛋白生物功能有间接作用的变构位点就很难直接从蛋白结构中肉眼观察到。在生物体系中，对机体能够发挥作用的功能性蛋白数不胜数，针对性地调控这些蛋白可能对很多疾病的治疗具有重要意义。如若发现这些功能性蛋白的潜在调控位点，例如变构位点，以此为基础进行药物设计，将有利于探索新的治疗方式。相关技术中，是采用计算手段预测功能性蛋白的潜在调控位点。然而，由于当前大多数工具基于经验预测，因此，在采用这些工具预测功能性蛋白的潜在调控位点时，一方面这些工具的预测精度取决于蛋白类型，例如仅对激酶结构的蛋白的调控位点预测精度较高，而对其他类型的蛋白的调控位点则预测精度较低，另一方面，这些工具大多数是基于经验预测，对于结果不具备解释性，不利于后续进一步的药物发现探索。
[0032]针对上述问题，本申请实施例提供一种蛋白的变构位点识别方法，能够基于蛋白三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标蛋白的三维空间结构；对所述目标蛋白的三维空间结构进行处理，以生成所述目标蛋白的拓扑和参数文件；基于所述目标蛋白的拓扑和参数文件，对所述目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，得到所述目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹；基于所述各个模拟轨迹获取所述目标蛋白的高柔性区域，以确定所述目标蛋白的变构位点。2.根据权利要求1所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述获取目标蛋白的三维空间结构，包括：通过实验解析获取所述目标蛋白的三维空间结构；或者通过预测模型获取所述目标蛋白的三维空间结构。3.根据权利要求1所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述对所述目标蛋白的三维空间结构进行处理，以生成所述目标蛋白的拓扑和参数文件，包括：对所述目标蛋白的三维空间结构进行预处理；通过蛋白力场对预处理后的所述目标蛋白的三维空间结构进行表征，生成所述目标蛋白的拓扑和参数文件。4.根据权利要求3所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述对所述目标蛋白的三维空间结构进行预处理，包括：在所述目标蛋白的三维空间结构中进行非蛋白分子删除、对所述目标蛋白的三维空间结构进行补全处理以及对所述目标蛋白的三维空间结构进行质子化处理的至少一种。5.根据权利要求4所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述对所述目标蛋白的三维空间结构进行补全处理包括对所述目标蛋白的三维空间结构进行结构补全和/或对所述目标蛋白的三维空间结构进行二硫键补全。6.根据权利要求5所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述对所述目标蛋白的三维空间结构进行结构补全时，若所述目标蛋白是通过预测模型获取且蛋白质结构中的loop缺失的氨基酸残基数量不超过预设数量，则通过所述预测模型对所述缺失的氨基酸残基数量进行补全。7.根据权利要求1所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述基于所述目标蛋白的拓扑和参数文件，对所述目标蛋白进行不同温度下的分子动力学模拟，得到所述目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹，包括：基于设定的温度路径，采用模拟退火算法对所述目标蛋白在预设温度条件下进行持续预设时长的分子动力学模拟，得到所述目标蛋白在各个温度下对应的各个模拟轨迹。8.根据权利要求1所述的蛋白的变构位点识别方法，其特征在于，所述基于所述各个模拟轨迹获取所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道兴，方磊，牛春意，张启花，
申请(专利权)人：上海智药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：