基于啟發(fā)式優(yōu)化的RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法研究.pdf

1、RNA分子是存在于生物體中重要的物質(zhì)，它與DNA分子和蛋白質(zhì)共同協(xié)作維持生命活動的進(jìn)行。作為遺傳信息的重要載體之一，RNA分子在合成蛋白質(zhì)、基因調(diào)控、酶催化、細(xì)胞分化等方面都起到了關(guān)鍵作用?？焖俣鴾?zhǔn)確地測定出RNA二級結(jié)構(gòu)能夠有利于了解其實(shí)際空間結(jié)構(gòu)，對于分析研究RNA分子在細(xì)胞中的運(yùn)作機(jī)制、尋找同源RNA分子、提高蛋白質(zhì)預(yù)測準(zhǔn)確率等方面有著非常重要的意義。
　　傳統(tǒng)的測定RNA分子二級結(jié)構(gòu)物理實(shí)驗耗時長、成本較高，導(dǎo)致測定其結(jié)構(gòu)

2、存在一定的困難，不能滿足研究的發(fā)展需求。針對這一問題，研究人員提出最小自由能法和比較序列分析法，其中最小自由能法最為常見，在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)了動態(tài)規(guī)劃法、最大堿基配對法、莖區(qū)組合優(yōu)化法等，然而這些算法效率都相對比較低。啟發(fā)式優(yōu)化算法常應(yīng)用于解決組合優(yōu)化問題，RNA二級結(jié)構(gòu)。本文重點(diǎn)對以最小自由能為基礎(chǔ)的啟發(fā)式優(yōu)化算法的優(yōu)劣進(jìn)行了分析，根據(jù) RNA二級結(jié)構(gòu)中是否含有假結(jié)尋求不同的啟發(fā)式優(yōu)化策略進(jìn)行預(yù)測研究。論文首先介紹了預(yù)測RNA二級結(jié)構(gòu)方法

3、的研究現(xiàn)狀RNA二級結(jié)構(gòu)涉及的生物學(xué)概念、相關(guān)數(shù)據(jù)庫和預(yù)測工具，接著比較基于啟發(fā)式優(yōu)化的相關(guān)算法，確定本文研究的方法，所做的主要工作如下：
　　(1)深入研究目前應(yīng)用于RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測領(lǐng)域的啟發(fā)式優(yōu)化算法，包括對各種算法的思想和性能優(yōu)劣分析。對于非假結(jié)RNA二級結(jié)構(gòu)，提出一種結(jié)合遺傳算法和模擬退火算法的混合算法GSHA(Genetic Simulated Annealing Hybrid Algorithm)進(jìn)行預(yù)測。
　

4、　(2)針對提出的GSHA算法設(shè)計相應(yīng)的實(shí)驗方案，通過仿真實(shí)驗?zāi)MPSTV病毒一段長度為359的序列形成二級結(jié)構(gòu)的過程，將預(yù)測到的結(jié)構(gòu)與RNase P結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中的真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。實(shí)驗結(jié)果分析表明，GSHA算法有著比單獨(dú)使用這兩種算法更高的準(zhǔn)確率。
　　(3)針對假結(jié)結(jié)構(gòu)的特征構(gòu)建假結(jié)能量模型，提出一種基于禁忌搜索的預(yù)測含假結(jié)RNA二級結(jié)構(gòu)的算法TSRP(Tabu Search RNA Prediction with pseud