關于偽扭結RNA序列和結構關系的一些研究.pdf

1、本文的研究對象是現(xiàn)行所知的作為生命關鍵組成部分之一的一類生物分子一核糖(RNA)分子。之前的研究發(fā)現(xiàn)，RNA二級結構以及RNA偽扭結結構在我們自然界生命職能中起著極其重要的作用，并且一部分RNA在分子中具有反應活性。更重要的是對偽扭結結構的研究可以使我們更進一步的了解其空間結構和性能。然而目前對RNA分子序列結構關系的研究大部分還僅僅停留在二級結構的層面上。在本文中我們將對RNA序列結構關系的研究拓展到了偽扭結結構層面上來，涵蓋了三不交

2、和拓撲第一類偽扭結RNA等研究內(nèi)容，主要包括以下4個章節(jié)。
　　 第一章，介紹相關背景知識。首先描述了所研究的RNA模型以及二級結構、偽扭結結構的定義和刻畫方式。RNA序列和結構之間的關系可以看作是從序列空間到結構空間的一個由某個折疊算法導出的多對一的映射。在這個映射中，每一個序列對應一個最小自由能結構。同時給定一個RNA結構，它的原象即所有折疊成該結構的序列形成一個連通的中立網(wǎng)絡。在最后我們重點介紹了二級結構的相關結果和RNA

3、結構的基本組成元素。
　　 第二章，我們對從RNA序列到三不交偽扭結結構的映射進行了多種統(tǒng)計分析。從分析中得到了一些RNA中立網(wǎng)絡的重要特性，包括偽扭結率、支配偽扣結結構形狀分布、中立路、中立鄰接情況和局部連通性等。此模型不僅使我們可以了解序列和結構之間的關系，而且可以用來研究中立性對RNA進化的影響。研究結果表明：同二級結構相比，三不交偽扭結結構更適合用來研究分子的中立進化性。從而最后進一步得出結論，偽扭結結構RNA存在中立網(wǎng)

4、絡。
　　 第三章，我們設計出RNA反預測啟發(fā)式算法。在研究自然界RNA結構、搜索新核糖體、設計人工RNA過程中，找到能夠折疊成某個特定結構并進一步分析他們所形成的中立網(wǎng)絡性質(zhì)顯得尤為重要。但是現(xiàn)存的RNA設計算法，包括RNAinverse，RNA-SSD和INFO-RNA等，僅僅能夠滿足于對二級結構的處理。為解決這一矛盾，我們給出了一個啟發(fā)式算法Inv，設計對象是三不交標準偽扭結結構，這是將RNA結構設計能力拓展到偽扭結結構的

5、第一個算法。通過實驗驗證，本算法不僅可以設計不交RNA結構序列，更重要的是可以設計偽扭結結構序列。此算法可以用來研究RNA的結構和職能，為作為處理一些未解決的醫(yī)學問題的提供有效工具。除此之外，我們通過將二相容序列的思想和Inv相結合，使得可以用此來衡量兩個不同中立網(wǎng)絡之間的距離。此算法的ANSIC99實現(xiàn)可以從網(wǎng)站 HTTP：//www.combinatorics.cn/cbpc/inv.html自由免費獲取。
　　 第四章，我

6、們研究從RNA序列到第一類拓撲結構的映射性質(zhì)。對這一類偽扭結RNA的統(tǒng)計特性作出分析，同時將之與通過折疊大量隨機序列生成的最小自由能的同類結構數(shù)據(jù)相比較。堿基對、螺旋棒、針頭圈、凸圈和內(nèi)圈等是RNA結構的基本組成元素，通過計算它們的二維生成函數(shù)并運用中心極限定理的方法來分別分析它們個數(shù)的分布情況，得出的結果表明這五種組成元素都是隨著分子結構長度的增加呈線性遞增。同時，對給定的一個足夠大的長度n，在2≤T≤7的取值范圍內(nèi)，堿基對的平均個數(shù)