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DeepSeek在生物信息学中的应用:DNA序列分析与蛋白质结构预测

畫卷琴夢

畫卷琴夢

发布时间:2026-02-18 18:53:02

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来源于php中文网

原创

deepseek模型在生物信息学中用于dna变异检测、启动子识别、蛋白质二级结构预测、跨膜螺旋定位及结合口袋评分。具体包括:一、通过k-mer滑动窗口与注意力可视化提升snp/indel检出;二、基于概率阈值识别启动子区;三、无需msa直接预测二级结构;四、利用拓扑解码器定位跨膜螺旋;五、融合蛋白-配体提示生成结合口袋评分。

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deepseek在生物信息学中的应用:dna序列分析与蛋白质结构预测

DeepSeek模型在生物信息学领域被用于处理DNA序列数据和预测蛋白质三维结构。以下是针对DNA序列分析与蛋白质结构预测的具体应用方式:

一、DNA序列变异检测

利用DeepSeek对原始测序读段(reads)进行比对与变异识别,可提升单核苷酸多态性(SNP)和小片段插入缺失(indel)的检出准确率。该方法依赖模型对上下文碱基模式的建模能力,减少比对歧义带来的假阳性。

1、将FASTQ格式的测序数据输入DeepSeek预训练的DNA语言模型。

2、启用滑动窗口机制,以k-mer长度为13的片段为单位提取局部序列特征。

3、通过注意力权重可视化定位高变异概率区域,输出VCF格式的候选变异位点列表。

二、启动子区域识别

DeepSeek可学习真核生物基因上游调控序列的保守语法特征,识别潜在转录起始位点(TSS)附近的核心启动子元件,如TATA框、Inr序列和DPE结构。

1、准备包含已知启动子与非启动子区域的FASTA文件作为输入。

2、调用DeepSeek-DNA微调版本,在每条序列上生成逐碱基的启动子概率得分。

3、设定阈值为0.85,将连续得分高于该值且长度≥6 bp的区域标记为候选启动子区。

三、蛋白质二级结构预测

基于氨基酸序列输入,DeepSeek-Protein模型可直接输出α-螺旋、β-折叠与无规卷曲三类二级结构状态的概率分布,无需依赖多序列比对(MSA)或共进化信息。

1、将FASTA格式的目标蛋白序列提交至DeepSeek-Protein推理接口。

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2、设置最大上下文长度为1024,启用双向注意力掩码以捕获长程残基相互作用。

3、解析JSON格式返回结果,提取每个残基对应最高概率的二级结构类型并生成SS2文件。

四、跨膜螺旋区段定位

DeepSeek-Protein在训练中引入了跨膜蛋白拓扑结构标签,使其能区分细胞质侧、跨膜区与胞外环区域,适用于膜蛋白功能域注释。

1、输入全长蛋白序列,确保N端信号肽已被剪切或标注为“signal”。

2、运行模型推理时启用拓扑结构解码器模块,输出每个残基的拓扑状态标签。

3、识别连续标注为TM(transmembrane)且长度≥17个残基的片段作为跨膜螺旋候选区。

五、蛋白质-配体结合口袋评分

通过将配体分子SMILES字符串与靶标蛋白序列拼接为联合提示(prompt),DeepSeek-Protein可评估特定残基是否参与结合,并给出亲和力倾向分数。

1、构造输入格式为“[PROTEIN]MVLSPADKTNVKAAWGKVGAHAGEYGAEALERMFLSFPTTKTYFPHFDLSHGSAQVKGHGKKVADALTNAVAHVDDMPNALSALSDLHAHKLRVDPVNFKLLSHCLLVTLAAHLPAEFTPAVHASLDKFLASVSTVLTSKYR

2、在序列末尾添加分隔符“[LIGAND]”后接配体SMILES:“c1ccccc1”。

3、调用模型获取每个残基的结合贡献得分,筛选得分前5%的残基构成预测结合口袋。

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