收藏本站
《吉林大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

RNA二级结构预测方法研究

董浩  
【摘要】:随着对RNA(Ribonucleic Acid)研究的逐步深入,RNA在进行、遗传过程中的重要作用也越来越显著。RNA分子不仅充当着生物细胞中遗传信息的载体,还具有一系列重要的功能,如催化RNA剪接,加工和修饰RNA前体,调控基因表达等,这也促使了人们对RNA功能进行深入研究。而RNA的功能与结构是密切相关的,因此,通过研究RNA的二级结构,进而深入挖掘、阐述其功能就成为分子生物学中的重要研究课题。由于使用传统的实验手段(如X射线晶体衍射和核磁共振)去测定RNA的晶体结构虽然比较精确可靠,但代价昂贵,且费时费力。所以,借助于计算机实现的各种算法对RNA二级结构进行预测就成为当前国内外公认的主要方法。 RNA二级结构预测方法经过近30年的研究,到目前为止,已经有众多的算法。这些算法有的已经非常成熟,例如最小自由能算法,其预测精确度有时能达到90 %以上,但是它不能预测RNA假结。而目前的众多其它预测算法也大都各自存在着问题,如时间复杂度高,对序列的长度有限制等等。因此,对RNA二级结构预测方法的研究仍然是RNA研究中的重点课题。 本文正是在这种环境下,对RNA二级结构预测方法进行深入研究。论文对目前的RNA二级结构预测方法进行了分析、总结,然后归纳为四类:(1)比较序列分析方法(2)动态规划算法(3)组合优化算法(4)启发式算法。通过对这四类方法的研究、分析、比较,论文找到了新的预测方法的研究思路,为本文工作的完成奠定了坚实的理论基础。 首先,本文研究了马尔可夫链在RNA二级结构预测中的应用,提出了基于马尔可夫链的RNA二级结构预测新方法。根据自由能,构建马尔可夫链的转移概率矩阵,进而构建RNA-ML,来寻找自由能最小的RNA二级结构。论文从公用数据库(Genomic tRNA Database)中选取六条tRNA序列进行预测,将其预测结果和目前著名软件Mfold和RNAStructure的预测结果进行比较。实验结果表明,本文建立的RNA-ML优于Mfold,对于单条序列与RNAstructure接近。同时,本方法降低了时间复杂度,提高了敏感性和特异性,对trna序列执行起来速度较快,也可以应用于较长的RNA序列,弥补了大部分方法的预测时间随着序列长度增加成立方甚至四次方增长的缺陷。 其次,本文研究了隐马尔可夫模型在RNA二级结构预测中的应用,提出了基于隐马尔可夫模型的RNA二级结构预测新方法。以最小自由能为基础,建立各茎区间的转移概率矩阵、观察值概率矩阵,进而构建RNA-HMM,来寻找自由能最小的RNA二级结构。论文选取PseudoBase中的6条结构相对较复杂的RNA序列进行预测,将其预测结果和pknotsRG软件预测结果进行比较。实验结果表明,本方法的结果准确率比pknotsRG有所提高,通用性比较好。同时,也缩短了预测时间,提高了敏感性和特异性。 最后,本文研究了粒子群算法在RNA二级结构预测中的应用,提出了基于粒子群算法的RNA二级结构预测方法。结合PSO、最小自由能、被选择茎区的数量和平均长度,本文设计了一个新的适应度函数,建立了IPSO。论文分别用RNAPredict,H-Helix PSO和IPSO进行RNA二级结构预测,进而来比较它们RNA二级结构的自由能。结果表明,用IPSO方法预测到的最优茎区组合的自由能低于其它方法,能够找到更为稳定的二级结构,对于长序列IPSO的性能优势更为显著,而且具有较快的收敛速度,通过较少的迭代就可以找到更好的二级结构。论文又将标准粒子群优化算法(SPSO)、标准遗传算法(SGA)、蚁群算法(ACO)和IPSO方法的预测结果进行了比较。结果表明,由于高效的目标函数,IPSO的性能明显高于其它三种方法。为了验证IPSO方法在RNA二级结构预测中的有效性,本文将IPSO、Mfold和RnaPredict的预测结果进行了比较。结果表明:IPSO在其中三条序列上的敏感性和特异性高于Mfold,而在其余两个序列的测试结果低于Mfold,IPSO方法的在全部序列上的敏感性和特异性均高于RnaPredict,这也证明了本文所设计的目标函数是可行的、更有效的。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨敬;黄病毒基因组RNA5'和3'非编码区的结构和功能[J];微生物学免疫学进展;2001年01期
2 韩榕,王勋陵,岳明;He-Ne激光对小麦RNA及可溶性蛋白合成的影响[J];山西师范大学学报(自然科学版);2001年03期
3 汪渊,储兵,陈厚早,张素梅,卜丽佳,朱华庆,周青,桂淑玉;真核细胞中总RNA的制备[J];安徽医科大学学报;2004年02期
4 胡成进,杨道理,舒冠双;一种快速提取真核细胞总RNA的方法[J];陕西医学检验;1997年02期
5 刘定干;同时抽提DNA和RNA的简便方法[J];生命的化学;1998年02期
6 朱迅,杨贵贞;同一细胞DNA和RNA同时分别提取的简便方法[J];吉林大学学报(医学版);1991年01期
7 侯俊,何红霞,貌盼勇,洪世雯,杨松涛,付体权;HCV特异性IgM抗体与HCV RNA及其与肝病活动的相关性研究[J];军事医学科学院院刊;2000年03期
8 徐建平,李保仝,胡毓安,黄宇烽;精液中丙型肝炎病毒的研究[J];中华男科学;2000年04期
9 裴东,谷瑞升;几种提取木本植物中RNA方法的比较和改进[J];植物生理学通讯;2002年04期
10 潘源,郝希山;RNA转染树突状细胞肿瘤疫苗研究进展[J];国外医学.肿瘤学分册;2004年05期
11 王保业;浅谈线粒体的自主性[J];河南教育学院学报(自然科学版);1997年03期
12 张丕奇,郑稚莺;9203菌株RNA对蕃茄花叶病(TM)的防治作用[J];生物技术;1997年01期
13 李明春,王俊琦,邢来君;一种快速、有效提取丝状真菌总RNA的方法[J];吉林农业大学学报;1998年S1期
14 卢一凡,邓继先,黄培堂,田靫;修正RNA的错误剪接提高转基因表达水平[J];科学通报;1998年22期
15 傅烈振,朱燕,王宁,潘滋书,张楚瑜;应用反转录 - 聚合酶链技术快速检测猪瘟病毒RNA的研究[J];中国兽医科技;1998年06期
16 张建伟,董以爱,曲华玲;冠状病毒的致病性研究概况[J];家畜生态;2004年02期
17 杨耿洁,刘思忠,李志义,丁进芳,詹玉田;脑脊液中免疫活性细胞及单核吞噬细胞RNA分布的研究[J];甘肃科学学报;1993年03期
18 王燕妮,孙万邦,金丽娟,付红,谢毅;真核细胞RNA的提取和mRNA纯化方法探讨[J];遵义医学院学报;1997年01期
19 林珏龙,陈耀文,李玫,张少英;分裂细胞的共聚焦显微镜观察[J];中国体视学与图像分析;1998年03期
20 刘兰英,顾军,汤建,马涧泉;人类心脏发育相关基因的初步筛选[J];中国病理生理杂志;1999年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳洋;朱化彬;郝海生;杜卫华;赵学明;王栋;;牛精子总RNA制备及mRNA线性扩增的初步研究[A];中国畜牧兽医学会动物繁殖学分会第十五届学术研讨会论文集(上册)[C];2010年
2 李士泽;赵雅楠;李玉恒;杨焕民;;冷诱导RNA结合蛋白的结构与功能[A];全国动物生理生化第十一次学术交流会论文摘要汇编[C];2010年
3 王洁;刘金亮;阴筱;高瑞;李向东;刘焕庭;;HC-Pro三个参与抑制RNA沉默氨基酸位点的鉴定[A];植保科技创新与病虫防控专业化——中国植物保护学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 康磊;王荣福;闫平;;放射性标记对小干扰RNA在体内分布的无创性示踪研究[A];中华医学会第九次全国核医学学术会议论文摘要汇编[C];2011年
5 王峰;张秋平;陈金湘;;棉花总RNA的快速提取方法[A];中国棉花学会2011年年会论文汇编[C];2011年
6 赵庆华;田纪伟;王雷;董双海;王震;刘诚袆;;RNA干扰环氧化酶2对人腰椎退变终板软骨细胞生长增殖及凋亡的影响[A];第十九届中国康协肢残康复学术年会论文选集[C];2010年
7 孙凯;汪谦;;液相芯片技术在小分子RNA检测分析中的应用[A];肝脏病防治学术研讨会及新进展学习班专刊[C];2005年
8 张晖;覃君慧;柳金雄;冯亚玫;陈秋生;;Sox2 RNA探针的制备及其mRNA在早期鸡胚中的原位杂交检测[A];中国畜牧兽医学会动物解剖学及组织胚胎学分会第十六次学术研讨会论文集[C];2010年
9 孔瑞瑞;;hALP,一个新的t-UTP,通过结合并乙酰化UBF促进RNA Pol I的转录[A];“细胞活动 生命活力”——中国细胞生物学学会全体会员代表大会暨第十二次学术大会论文摘要集[C];2011年
10 吴修胤;张雪;张风河;;微小RNA与口腔肿瘤的研究进展[A];第八次全国口腔颌面—头颈肿瘤会议论文汇编[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 常丽君;新技术让研究进入单细胞内RNA的世界[N];科技日报;2011年
2 聂翠蓉;RNA:纵是配角也精彩[N];科技日报;2009年
3 伊瑶;RNA干扰技术成明日黄花?[N];医药经济报;2011年
4 王小龙;科学家发现控制个体稳定的RNA片段[N];科技日报;2009年
5 本报记者 衣晓峰 聂松义 通讯员 陈英云;微小RNA揭开心律失常之谜的“金钥匙”[N];健康报;2010年
6 冯卫东;RNA干扰机制首次在人体中获得证实[N];科技日报;2010年
7 记者 常丽君;新RNA转录变体可简化生物线路[N];科技日报;2011年
8 记者 聂翠蓉;细胞“垃圾”也能变废为宝[N];科技日报;2008年
9 记者 刘海英;病毒会利用微RNA对人体实施攻击[N];科技日报;2010年
10 陈蕾;赛默飞世尔启动RNA干扰研究/药物筛选资助项目[N];中国包装报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 董浩;RNA二级结构预测方法研究[D];吉林大学;2011年
2 于丽;纳米基因载体介导RNA干扰沉默Survivin基因治疗大肠癌的实验研究[D];中南大学;2009年
3 杨瑞梅;单链抗体介导狂犬病毒shRNA靶向制剂的研究[D];甘肃农业大学;2010年
4 马进;水稻条纹病毒(RSV)RNA3、RNA4的克隆与抗RSV转基因水稻的培育[D];山东农业大学;2011年
5 金哲秀;RNA干扰抑制基质金属蛋白酶对小鼠动脉粥样硬化影响的实验研究[D];吉林大学;2011年
6 赵英杰;非编码RNA相关计算问题研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 李建华;髓样细胞分化蛋白88抑制乙型肝炎病毒复制的机制研究[D];复旦大学;2010年
8 孙永刚;核干细胞因子RNA干扰对HT29细胞CDX2表达的影响[D];第三军医大学;2009年
9 刘爱军;脑内冷诱导RNA结合蛋白的表达及其神经保护作用研究[D];中国人民解放军军医进修学院;2010年
10 靳宇;RNA带扭结结构的组合研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李喜英;黄瓜花叶病毒2b蛋白在RNA沉默通路中的作用方式研究[D];浙江理工大学;2010年
2 王冕;棉花RNA依赖的RNA聚合酶6(GhRDR6)基因的分离及功能分析[D];山东农业大学;2011年
3 王庆晓;RNA干扰逆转HeLaB2/DDP细胞顺铂耐药的研究[D];南京大学;2011年
4 石杜娟;利用RNA干扰技术抑制日本血吸虫酪氨酸羟化酶的合成[D];安徽医科大学;2011年
5 张旭;表达猪let-7c细胞株的建立及其对猪瘟病毒的调控作用[D];西北农林科技大学;2010年
6 王少军;RNA解旋酶p68在创伤愈合中的作用及机制研究[D];第三军医大学;2010年
7 丁艳杰;葡萄病毒A MP基因RNA干扰载体的构建及其鉴定[D];中国农业科学院;2011年
8 崔广迪;基于H1N1的RNA二级结构的相似性比较研究[D];吉林大学;2010年
9 孟益聪;哺乳动物细胞有丝分裂中期染色体上RNA成分的研究[D];兰州大学;2010年
10 杨娟;非编码RNA片段化方法的建立及验证[D];浙江理工大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978