RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測算法的研究與實現(xiàn).pdf

1、RNA（脫氧核糖核酸）是生物系統(tǒng)內(nèi)最為重要的分子之一，它在生物體內(nèi)行使多種功能。預(yù)測RNA二級結(jié)構(gòu)具有重要意義，知道了RNA的二級結(jié)構(gòu)就可以獲得許多有益的信息，不僅能使我們更細致的了解各類RNA在細胞中的運作機制，而且可以為尋找新的基因、治療疾病提供幫助。RNA的一級結(jié)構(gòu)用實驗的方法容易測定，但是由于RNA分子具有降解速度快、難以結(jié)晶等特點，故通過X射線晶體衍射和核磁共振（NMR）等實驗方法去測RNA分子的空間結(jié)構(gòu)很不容易，這樣費時費力

2、還代價高昂，雖然測得的結(jié)果比較精確可靠，可是面對當前海量的生物序列，這種方法顯然是跟不上要求的。故而像蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)研究一樣，借助于計算機手段和各種數(shù)學方法從理論上去預(yù)測RNA空間結(jié)構(gòu)，是提高我們認識RNA空間結(jié)構(gòu)效率的一個捷徑，也是我們應(yīng)當主要依靠的方法。
　　本文對RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測問題進行了詳細的闡述，并在充分汲取現(xiàn)有預(yù)測方法優(yōu)點的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出了兩種RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測算法，有效地提高了預(yù)測的精度。
　　具體地，本文

3、的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　首先，介紹了RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測方法，包括問題的數(shù)學模型、測試數(shù)據(jù)來源以及當前主流算法和軟件。同時還說明了這些軟件的優(yōu)缺點及各自的使用范圍。
　　其次，介紹了RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測中比較經(jīng)典的最小自由能算法，分析了其優(yōu)缺點以及使用情況。在此基礎(chǔ)上提出了基于莖區(qū)的動態(tài)規(guī)劃算法來預(yù)測RNA二級結(jié)構(gòu)，并結(jié)合莖區(qū)樹的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了假結(jié)的預(yù)測，然后將本算法與最小自由能算法進行了對比實驗分析，實驗結(jié)果證明，本算法

4、提高了預(yù)測的精度，降低了時間復雜度。
　　第三，提出了一種基于隨機上下文無關(guān)語法模型的算法來預(yù)測RNA二級結(jié)構(gòu)及其假結(jié)。通過搜索莖區(qū)池尋找最優(yōu)子結(jié)構(gòu)來設(shè)置語法的生成概率，使用BestFirstSearch搜索策略來尋找最大概率的語法推導路徑，并使用動態(tài)規(guī)劃的思想來降低時間復雜度，實驗結(jié)果表明算法的預(yù)測精度有所提高并能夠預(yù)測假結(jié)。
　　第四，實現(xiàn)了一個RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了本文中提出的RNA二級結(jié)構(gòu)預(yù)測算法。