本文主要是介绍蛋白质中不同氨基酸chi角原子的one-hot表示，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
蛋白质中的"chi角"（chi angle）通常是指侧链自由旋转的二面角，用于描述氨基酸侧链中的旋转构象。侧链是氨基酸分子的一部分，它们附着在氨基酸主链上，并可以以不同的角度自由旋转。chi角用于描述侧链旋转的几何构象。
不同氨基酸的侧链具有不同数量的chi角，通常分为chi1、chi2、chi3、chi4等。每个chi角表示了侧链上的一个二面角，通常是在侧链的主要链或原子之间的角度。
Chi角的值通常以角度（度）来表示，可以从0度到360度。Chi角的不同构象可以影响蛋白质的立体构象和功能，因此对于研究蛋白质的结构和功能具有重要意义。
import numpy as np### 1. 定义常量## 蛋白质中氨基酸种类，单字母表示
restypes = ['A', 'R', 'N', 'D', 'C', 'Q', 'E', 'G', 'H', 'I', 'L', 'K', 'M', 'F', 'P','S', 'T', 'W', 'Y', 'V'
]## 氨基酸单字母和三字母表示的转化
restype_1to3 = {'A': 'ALA','R': 'ARG','N': 'ASN','D': 'ASP','C': 'CYS','Q': 'GLN','E': 'GLU','G': 'GLY','H': 'HIS','I': 'ILE','L': 'LEU','K': 'LYS','M': 'MET','F': 'PHE','P': 'PRO','S': 'SER','T': 'THR','W': 'TRP','Y': 'TYR','V': 'VAL',
}## 不同氨基酸侧链的二面角的原子，Chi1 角，Chi2 角，Chi3 角，Chi4 角
chi_angles_atoms = {'ALA': [],# Chi5 in arginine is always 0 +- 5 degrees, so ignore it.'ARG': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD'],['CB', 'CG', 'CD', 'NE'], ['CG', 'CD', 'NE', 'CZ']],'ASN': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'OD1']],'ASP': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'OD1']],'CYS': [['N', 'CA', 'CB', 'SG']],'GLN': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD'],['CB', 'CG', 'CD', 'OE1']],'GLU': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD'],['CB', 'CG', 'CD', 'OE1']],'GLY': [],'HIS': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'ND1']],'ILE': [['N', 'CA', 'CB', 'CG1'], ['CA', 'CB', 'CG1', 'CD1']],'LEU': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD1']],'LYS': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD'],['CB', 'CG', 'CD', 'CE'], ['CG', 'CD', 'CE', 'NZ']],'MET': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'SD'],['CB', 'CG', 'SD', 'CE']],'PHE': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD1']],'PRO': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD']],'SER': [['N', 'CA', 'CB', 'OG']],'THR': [['N', 'CA', 'CB', 'OG1']],'TRP': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD1']],'TYR': [['N', 'CA', 'CB', 'CG'], ['CA', 'CB', 'CG', 'CD1']],'VAL': [['N', 'CA', 'CB', 'CG1']],
}# This mapping is used when we need to store atom data in a format that requires
# fixed atom data size for every residue (e.g. a numpy array).
atom_types = ['N', 'CA', 'C', 'CB', 'O', 'CG', 'CG1', 'CG2', 'OG', 'OG1', 'SG', 'CD','CD1', 'CD2', 'ND1', 'ND2', 'OD1', 'OD2', 'SD', 'CE', 'CE1', 'CE2', 'CE3','NE', 'NE1', 'NE2', 'OE1', 'OE2', 'CH2', 'NH1', 'NH2', 'OH', 'CZ', 'CZ2','CZ3', 'NZ', 'OXT'
]atom_type_num = len(atom_types) # := 37.### 2. 定义函数
def chi_angle_atom(atom_index: int) -> np.ndarray:"""Define chi-angle rigid groups via one-hot representations."""chi_angles_index = {}one_hots = []for k, v in chi_angles_atoms.items():## 查看 chi_angles_atoms，atom_types的数据结构## 20种氨基酸每一个chi角的第n位（参数，0-3）原子的编号indices = [atom_types.index(s[atom_index]) for s in v]## 有的氨基酸侧链短，没有四个chi角，用-1 填充indicesindices.extend([-1]*(4-len(indices)))## 键是氨基酸名称，值是indices；例 ARG：[1, 3, 5, 11]chi_angles_index[k] = indicesfor r in restypes:res3 = restype_1to3[r]one_hot = np.eye(atom_type_num)[chi_angles_index[res3]]one_hots.append(one_hot)# list，含有21个array，每个array给出chi角index原子的one-hot编码one_hots.append(np.zeros([4, atom_type_num])) # Add zeros for residue `X`.#print("one_hots:")#print(len(one_hots))#print(one_hots)# list -> np.ndarray, 指定轴上堆叠多个数组one_hot = np.stack(one_hots, axis=0)# print(one_hot.shape) # (21, 4, 37)one_hot = np.transpose(one_hot, [0, 2, 1])# print(one_hot.shape) # (21, 37, 4)return one_hot### 3.调用函数
chi_atom_1_one_hot = chi_angle_atom(1)
chi_atom_3_one_hot = chi_angle_atom(3)print(chi_atom_1_one_hot)
print(chi_atom_3_one_hot)这篇关于蛋白质中不同氨基酸chi角原子的one-hot表示的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
