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RNA二级结构的数学表示及其应用

根据RNA二级结构的基本序列在3-D空间中定义了使核苷酸集与点集之间一一对应的映射,进而利用这个映射在3-D空间中得到了RNA二级结构的新的3-D有向图形表示,然后基于3-D有向图形表示把RNA二级结构转化为特征向量序列和L/L矩阵,提取特征向量序列的夹角余弦和的平均值和L/L矩阵的不变量(特征值),并作为特征向量来刻画RNA二级结构,最后利用特征向量之间的距离来描述序列或结构的不变

第 3卷第 6期 1 21 00年 l 2月

交通

学报

V0 . No. 1 3l 6 De 2 0 c. 0l

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文章编号:6 3 9 9 (0 0 0— 15 0 17— 50 2 1 )6 00—4

R A二级结构的数学表示及其应用 N 白凤兰 .丽徐 (连交通大学理学院,宁大连 1 62 )大辽 10 8

要:根据 R A二级结构的基本序列在 3D空间中定义了使核苷酸集与点集之间一一对应的映射, N -进

而利用这个映射在 3D空问中得到了 R A二级结构的新的 3D有向图形表示, - N -然后基于 3D有向图形表 -

示把 R A二级结构转化为特征向量序列和 N

矩阵,提取特征向量序列的夹角余弦和的平均值和∥L矩

阵的不变量 (特征值 )并作为特征向量来刻画 R A二级结构,, N最后利用特征向量之间的距离来描述序列或结构的不变性来分析了 A MV3等九种病毒的 R A二级结构的相似性, I一 N得到了比较好的结果. 关键词: N R A二级结构;向量夹角; L矩阵; 特征值 文献标识码: A

0引言 R A是遗传信息的传递体, N也是遗传信息的储存体,参与调解基因的表达,它也有蛋白质的功能.中心法则提出不久后,转录酶发现, N反 R A逐渐脱离了简单、性、能单一的形象,被人们线功而认识,中心法则中它也取得与 D A和蛋白质同在 N等重要的地位 . 9 0年代中期, 18 1个“ N R A世界” 的假说的提出,人们更加意识到研究 R A二级使 N结构的必要性 .目前,随着对 R A的研究逐步深 N入,N R A以遗传物质的身份成为生物信息学的研究对象,负着再现物种进化史的责任 .肩 由于生物数据的逐日增加,对这些海量数据的处理和分析是科学家的挑战也是急需解决的问 题.之前学者对相似性的算法都建立在字符串的比较上,用一个距离函数或打分函数来衡量序列 中碱基的插入、除或替换,删最后通过计算结构之

析更加准确、具体¨,些图形给我们提供了一引这 种相对简单,观的方法来对 R A二级结构进行直 N

观察、类和比较,是也各自存在着一些问题,分但 如

图表示不唯一,示曲线出现退化、 N表 R A二级结构信息丢失等情况 . 本文根据 R A二级结构的基本序列在 3D空 N .间中定义使核苷酸集与点集之间一一对应的映射, 进而利用这个映射在 3D空间中得到了 R A二级一 N结构的新的 3D有向图形表示, .然后基于 3D有向一图形表示把 R A二级结构转化为特征向量序列和 N

矩阵,提取特征向量序列的夹角余弦和的平均 值和矩阵的不变量:征值,为特征向量来特作 刻画 R A二级结构,后利用特征向量之间的距 N最

离来描述序列或结构的不变性来分析 AM - 9 I V3等 种病毒的 R A二级结构的相似性. N

间的距离来比较相似性,而这些方法缺乏合适然的理论模型,有随意性和很强的主观性,忽带都略了组成基的化学性质和化学结构,不适用于且

1 RNA二级结构的 3D表示 - R A二级结构是由 A, C,配对基 A, N G, U和一

带假结以及较大的 R A二级结构. N近来,许多学 者给出了 R A二级结构的多种图形表示,望通 N希

CG,- . GU所组成, A, C, 示其配对基用 G, U表中的 A, C,这样就把 R A二级结构转化为 G, U, N基本序列,为 R A二级结构的特征序列 J称 N . 根据郭颖在 2D中提出的图形表示,义 .定

过这种表示,到数值上的某些量,得以便将 R A N二级结构的研究深化到量的刻画上,序列的分使

收稿日期:0 00 -4 2 1-32

基金项目:辽宁省教育厅高等学校科研计划资助项目( 09 1 5 20A 2 )作者简介:白风兰( 9 3一)女, 16,副教授,博士研究生,主要从事计算分子生物与生物信息学的研究 E- al b 0 1@ 1 3 c r . m i:玎 2 9 6 .o n

RNA二级结构的数学表示及其应用

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