基于遺傳算法的含假結(jié)的核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)研究.pdf

1、DNA和RNA核酸分子在生物的整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中是不可缺少的一部分。近年來(lái)隨著生物技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的核酸分子的自組裝技術(shù)在生物分子計(jì)算、生物傳感器、靶向藥物治療等領(lǐng)域也有著重要應(yīng)用。在這些領(lǐng)域中，核酸分子的優(yōu)化設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)是一個(gè)重要的研究?jī)?nèi)容。核酸分子可以通過(guò)堿基的氫鍵吸引，折疊自身而形成多樣的二級(jí)結(jié)構(gòu)。任意的單鏈核酸分子都存在海量的堿基匹配組合，究竟哪種匹配的結(jié)構(gòu)是核酸分子最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是個(gè)復(fù)雜的組合優(yōu)化問(wèn)題。此外，包含假結(jié)的核酸

2、分子二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)問(wèn)題已被證明是一個(gè)NP完全問(wèn)題。因此，預(yù)測(cè)含假結(jié)的核酸分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)重要的熱點(diǎn)問(wèn)題和難點(diǎn)問(wèn)題，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。目前，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者已提出了預(yù)測(cè)核酸分子二級(jí)結(jié)構(gòu)的各種算法。在目前已有的算法中，精確算法在核酸分子規(guī)模較小時(shí)有不錯(cuò)的搜索效果，但隨著核酸分子堿基數(shù)量的增多，這些精確算法就顯得有些無(wú)能為力，無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)預(yù)測(cè)出核酸分子的結(jié)構(gòu)，且傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法無(wú)法預(yù)測(cè)出假結(jié);另一方面，有些近似算法雖然能夠

3、處理堿基數(shù)量較多的核酸分子序列，但收斂速度過(guò)慢。
　　本研究提出一種基于遺傳算法的含假結(jié)的二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)算法，允許在RNA分子骨架的下方連接氫鍵形成可平面的假結(jié)，最大程度地降低核酸分子的自由能。算法用莖區(qū)的長(zhǎng)度和自由能一起作為作評(píng)估個(gè)體的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)核酸分子的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的交叉、變異遺傳算子。本文利用PseudoBase數(shù)據(jù)庫(kù)的核酸實(shí)例進(jìn)行了測(cè)試，并與ProbKnot、Mfold、HotKnots等其它著名的核酸二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)算法進(jìn)