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基于禁忌遗传算法的RNA二级结构预测

2011-04-26刘勇国

电子科技大学学报 2011年5期
关键词:结构

刘勇国,朱 婵,晏 华

(1. 电子科技大学计算机科学与工程学院 成都 611731; 2. 苏州大学江苏省计算机信息处理技术重点实验室 江苏 苏州 215006;3. 四川建筑职业技术学院图书馆 四川 德阳 618000)

生物体根据脱氧核糖核酸(deoxy ribonucleic acid,DNA)的遗传信息合成蛋白质并完成各项生命活动过程,如生物信号的识别和传递,营养物质的运输等。在该过程中,蛋白质合成的直接模板是核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)而非DNA。随着对RNA分子结构探索的不断深入,研究发现某些简单生物体如烟草花叶病毒的RNA已成为遗传信息的直接载体,负责存储遗传信息和蛋白质合成。目前,研究RNA分子结构成为认知生物遗传信息和蛋白质合成的重要途径。RNA分子由一级、二级和三级结构[1]组成。一级结构为多核苷酸链的核苷酸序列;二级结构为多核苷酸链回折形成的配对双螺旋区和不对称区域;三级结构为二级结构单元相互作用形成的三维空间结构,确定二级结构单元的空间定位取向和蛋白质合成。RNA一级结构预测起步最早,方法较完善,主要通过生物化学方法直接预测。二级结构预测主要采用物理化学和生物信息学方法。三级结构预测已被证明为NP-hard问题[2]。由于二级结构介于一级结构和三级结构之间,存储了较多高级结构信息,因此研究RNA二级结构成为预测RNA分子结构的重要途径。

RNA二级结构预测包括基于物理化学的方法和基于生物信息学的方法[3]两类。物理化学的方法通过X射线结晶衍射和核磁共振确定RNA分子结构,虽然测量精度高,但对软硬件要求较高,而且RNA分子降解较快,难以结晶,造成预测困难,所以,该类方法适用于碱基数量小于100的RNA二级结构预测问题。……

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