مقاله رویکرد بهینه سازی ازدحام ذرات برای پیش بینی ساختار پروتئین در مدل سه بعدی HP (سال 2012 اشپرینگر)

1. مقدمه

2. پیش زمینه ای در مورد بهینه سازی ازدحام ذرات

3. PSO برای پیش بینی ساختار پروتئین

3.1 ارائه راه حل

3.2 الگوریتم ترمیم

3. 3 تابع هدف

3.4 به روز رسانی موقعیت

3.5 بررسی نرخ و سیاست انتخاب اسیدهای آمینه

3.6 معیار پذیرش ذره جدید و معیار توقف

4. نتایج تجربی و بحث

4.1 رویه‌ی تجربی

4.1.1. داده ها

4.1.2. نسخه های الگوریتم PSO

4.1.3 معیارهای مورد استفاده

4. 1. 4 پارامترها

4.2 نتایج

5. نتیجه گیری

The primary structure of proteins consists of a linear chain of amino acids that can vary in length. Proteins fold, under the influence of several chemical and physical factors, into their 3D structures, which determine their biological functions and properties. Misfolding occurs when the protein folds into a 3D structure that does not represent its native structure, which can lead to diseases. Due to the importance of this problem and since laboratory techniques are not always feasible, computational methods for characterizing protein structures have been proposed. In this paper, we present a particle swarm optimization (PSO) based algorithm for predicting protein structures in the 3D hydrophobic polar model. Starting from a small set of candidate solutions, our algorithm efficiently explores the search space and returns 3D protein structures with minimal energy. To test our algorithm, we used two sets of benchmark sequences of different lengths and compared our results to published results. Our algorithm performs better than previous algorithms by finding lower energy structures or by performing fewer numbers of energy evaluations.

ساختار اولیه‌ی پروتئین ها متشکل از یک زنجیره خطی از اسیدهای آمینه است که می‌توانند دارای طول متغیر باشند. پروتئین‌ها، تحت تاثیر عوامل متعدد شیمیایی و فیزیکی، به ساختارهای سه بعدی تا می‌خورند که وظایف و خواص بیولوژیکی آنها را تعیین می کند. تا خوردن نامناسب هنگامی رخ می دهد که پروتئین به صورت یک ساختار سه بعدی تا می خورد که ساختار طبیعی آن را نشان نداده و می‌تواند به بیماری منجر شود. با توجه به اهمیت این مسئله و به این علت که تکنیک های آزمایشگاهی همیشه عملی نیستند، روش های محاسباتی برای توصیف ساختار پروتئین پیشنهاد شده اند. در این مقاله، ما یک الگوریتم مبتنی بر بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) را برای پیش بینی ساختارهای پروتئین در مدل قطبی آبگریز سه بعدی ارائه می‌دهیم. با شروع از یک مجموعه کوچک از راه حل های کاندید، الگوریتم ما به طور موثر به بررسی فضای جستجو می پردازد و ساختارهای پروتئینی سه بعدی را با حداقل انرژی باز می گرداند. برای آزمایش الگوریتم خود، ما از دو مجموعه از توالی‌های معیار با طول های مختلف استفاده نمودیم و نتایج خود را با نتایج منتشر شده مقایسه کردیم. الگوریتم ما با پیدا کردن ساختارهای انرژی پایین‌تر و یا با انجام تعداد کمتری از ارزیابی های انرژی، بهتر از الگوریتم های قبلی عمل می کند.