【摘要】：近年來,長(zhǎng)非編碼RNA(lncRNA)因其潛在的生物學(xué)功能而備受關(guān)注。借助高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)(RNA-Seq),研究者已經(jīng)在包括人、小鼠等哺乳動(dòng)物在內(nèi)的多種生物中發(fā)現(xiàn)了數(shù)以十萬(wàn)計(jì)的lncRNA。研究表明,lncRNA普遍具有低序列保守性和低表達(dá)水平的特點(diǎn),因此難以直接建立序列與功能之間的聯(lián)系。鑒于功能性非編碼RNA(ncRNA)在二級(jí)結(jié)構(gòu)層面具有保守性,由此推斷功能相近的lncRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)也同樣具有一定程度的保守性。本文主要借助生物信息學(xué)方法,圍繞lncRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)問題展開研究和開發(fā)。主要工作如下:(1)研究了主流的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法(主要包括比較序列分析法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法和基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類預(yù)測(cè)方法等類別),分析并比較了這些方法的優(yōu)缺點(diǎn)。綜述了主要的ncRNA序列和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù),包括miRBase、GtRNAdb、RNaseP數(shù)據(jù)庫(kù)、Rfam、GENCODE、lncRNAdb 和 NONCODE 等。(2)在此基礎(chǔ)上,提出RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的評(píng)估系統(tǒng)(lncRScan-Fold-Assess),其主要功能包括:報(bào)告利用RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)得到的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)信息、計(jì)算RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)精度和比較不同的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的性能等。lncRScan-Fold-Assess 提供了 RNAfold、MARNA、Mfold、Pfold、Sfold、RNAstructure 和CentroidFold七種主流的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的預(yù)測(cè)功能。(3)為了更好地將我們?cè)O(shè)計(jì)的RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的評(píng)估系統(tǒng)用于科學(xué)研究。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)將 lncRScan-Fold-Assess 應(yīng)用于 miRNA、tRNA、RNasePRNA、ncRNA 和 lncRNA,結(jié)果表明:在預(yù)測(cè)一組同源序列時(shí),基于比較分析法的Pfold和質(zhì)心法CentroidFold的效果明顯優(yōu)于基于最小自由能的RNAfold、mfold、Sfold和RNAStructure。但是,預(yù)測(cè)一條單個(gè)序列的時(shí)候,基于不同原理的預(yù)測(cè)方法得到的結(jié)果沒有明顯的差異。綜上,用戶利用lncRScan-Fold-Assess可以同時(shí)對(duì)多種RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法的性能進(jìn)行評(píng)估,進(jìn)而可以選擇性能較好的方法輸出結(jié)果,因此lncRScan-Fold-Assess可以幫助提高當(dāng)前l(fā)ncRNA二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的效率。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：O157.4
【圖文】：

圖２．１邋ＲＮＡ二級(jí)結(jié)構(gòu)的平面圖表示法逡逑

逑平面圖表示法［２３］是常見的ＲＮＡ二級(jí)結(jié)構(gòu)表示方法，即在二維平面上繪制ＲＮＡ二級(jí)結(jié)逡逑構(gòu)的堿基配對(duì)情況（如圖２．１）。圖中ＲＮＡ序列的堿基沿一條曲線依次排列，堿基之間的逡逑點(diǎn)代表堿基對(duì)。逡逑圈圖（ｃｉｒｃｌｅ邋ｇｒａｐｈ）是另外一種平面圖表亦法，它將ＲＮＡ序列按順序均勾地繞圓圈分逡逑布，堿基對(duì)用弧線連接（如圖２．２）。逡逑■ｍ逡逑ｒ邋Ａ邋６邐＊邋ｆ邋Ｃ邋ｊｉ逡逑（Ｐ逡逑＿逡逑ｃ邋ｈ邋ＩＨ邋ｌ逡逑ｒ邋Ｉ逡逑７￥逡逑圖２．２邋ＲＮＡ二級(jí)結(jié)構(gòu)的平面圖表示方法（圈圖）逡逑２．２．２點(diǎn)－括號(hào)對(duì)表不法逡逑點(diǎn)－括號(hào)對(duì)是用一對(duì)括號(hào)表示一對(duì)堿基配對(duì)的關(guān)系［２４］，沒有發(fā)生交叉就用小括號(hào)代替，逡逑有發(fā)生交叉則用中括號(hào)，沒有匹配的則用冒號(hào)表示。點(diǎn)－括號(hào)對(duì)的表達(dá)方法如下：逡逑用７？來表示某一個(gè)序列，穴＝郵２．．．１＊１１，其中１＾｛４１７，（７，（：｝；／＿邋＝邋］，２．．．１１，則及上的二級(jí)逡逑結(jié)構(gòu)點(diǎn)－括號(hào)表示法的定義為：字符序列５＂＝ｓｉＳ２．．．ｓｎ。則有以下要求：逡逑（１）

（－０．４８０，０．１５０，０．２０８），（－０．９５０，０．２７９，０．１４６），（－０．４７２，－１．２８０，０．０９８），（１．１８０，－０．６４０，０．０６６），（－０．６２０，０．３逡逑９０，０．０４５），（－０．５２０，－０．５１０，０．０２９），（０．４５０，－０．０５０，０．０２３），（０．９３２，－０．２３２，０．０１７）｝，在邋３－Ｄ邋空間里的有逡逑向曲線表示，見圖２．４。逡逑０邋２５－１邐＾逡逑］邋／邋＼逡逑／邋＼逡逑０．２－１邐，＼逡逑／邋＼逡逑０，１５ｉ邐／邐＼逡逑０．０５」邐ｃ－一－一一一逡逑0邋丨邋—逡逑Ｖ邋ｊ＾邐邐逡逑１邋－－－一－一；邐２逡逑０）邋0一一0邋１逡逑－１．５邋＊＊１逡逑圖２．４序列ＡＵＧＣＬｒＣ＇ＡＵ＇Ｇｆ對(duì)應(yīng)的有向曲線逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2762595