Att hitta optimala tredimensionella molekylära konfigurationer baserade på en begränsad mängd experimentella och/eller teoretiska data kräver effektiva icke-linjära optimeringsalgoritmer. Optimeringsmetoder måste kunna hitta atomiska konfigurationer som är nära det absoluta, eller globala, minsta felet och även tillgodose kända fysiska begränsningar såsom minsta separation avstånd mellan atomer (baserat på van der Waals interaktioner). De svåraste hindren för dessa typer av problem är att 1) att använda en begränsad mängd indata leder till många möjliga lokala optima och 2) att införa fysiska begränsningar, såsom minimala separationsavstånd, bidrar till att begränsa sökutrymmet men gör ofta konvergensen till ett globalt minimum svårare. Vi inför en begränsad global optimeringsalgoritm som är robust och effektiv när det gäller att ge nästan optimala tredimensionella konfigurationer som garanterat uppfyller kända separationsbegränsningar. Algoritmen använder en atombaserad metod som minskar dimensionaliteten och gör det möjligt att tillämpa begränsningar samtidigt som man upprätthåller goda globala konvergensegenskaper. Vi utvärderar den nya optimeringsalgoritmen med hjälp av syntetiska data från jästfenylalanin tRNA och flera proteiner, alla med känd kristallstruktur tagen från Protein Data Bank. Vi jämför resultaten med vanliga optimeringsmetoder, såsom avståndsgeometri, simulerad glödgning, fortsättning och utjämning. Vi visar att jämfört med andra optimeringsmetoder, vår algoritm kan kombinera glesa inmatningsdata med fysiska begränsningar på ett effektivt sätt för att ge strukturer med lägre rotmedelvärde kvadratavvikelse.
Ett annat exempel är GNOMAD algoritm REF, också en global optimeringsmetod, som tar särskild hänsyn till att tillfredsställa den fysiskt okränkbara minsta separation avstånd, eller van der Waals (VDW) begränsningar.
Constrained Global Optimization for Estimating Molecular Structure from Atomic Distances
{'venue': 'Journal of Computational Biology', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science', 'Mathematics', 'Medicine']}