18、分子动力学轨迹的空间聚类方法研究

分子动力学轨迹的空间聚类方法研究

在蛋白质研究领域，理解蛋白质在展开过程中氨基酸残基的行为至关重要。传统的聚类技术在处理氨基酸残基的同步行为时存在不足，因此本文提出了一种新的轨迹空间聚类方法，用于分析甲状腺转运蛋白（Transthyretin，TTR）在展开过程中氨基酸残基（AARs）的同步轨迹。

传统聚类技术的局限性

传统聚类技术不够灵活，无法设置额外的限制条件，也不能让一个元素（残基）出现在多个聚类中。因此，它们不能很好地捕捉与多组其他残基同步出现的残基的行为。

轨迹空间聚类方法概述

该方法受频繁项集挖掘（Frequent Itemset Mining，FIM）技术的启发，主要分为三个步骤：
1. 确定刚性链接 ：找出在模拟过程中距离变化小的AAR对，这些对将成为更大聚类的种子。
2. 聚类扩展 ：逐步将这些聚类与其他AAR扩展，如果聚类元素的距离变化超过用户设定的阈值，则停止扩展。
3. 聚类过滤 ：可选步骤，去除冗余聚类并合并相似聚类，然后根据聚类的cdv值进行排序。

方法详述

问题形式化

目标是设计一种方法，发现模拟过程中具有同步轨迹的残基集合（聚类）。为了衡量两个残基之间的距离变化，引入了距离变化系数（coefficient of distance variation，cdv）。如果两个AAR的cdv不超过用户定义的阈值cdvmax，则认为它们形成同步聚类。同时，为了处理聚类扩展时cdv值的增加，引入了参数cdvinc，表示每次扩展时c