基于高斯網(wǎng)絡(luò)模型的RNA結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系研究.pdf

1、核糖核酸（RNA）是生命體內(nèi)重要的生物大分子，大量研究表明，僅有不到2％的RNA被用來編碼蛋白質(zhì)，其余占絕大部分 RNA作為非編碼 RNA（Non-coding RNA）在生物體內(nèi)發(fā)揮著催化、調(diào)控等各種生物學(xué)功能。非編碼RNA研究的重要應(yīng)用領(lǐng)域是相關(guān)疾病的預(yù)防與治療，包括理解疾病的發(fā)生發(fā)展機(jī)制、尋求新的疾病診斷與治療所需的新型生物標(biāo)志物和藥物靶標(biāo)等。
　　隨著RNA結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中RNA數(shù)據(jù)量的增加，如何從RNA結(jié)構(gòu)中獲得其功能信息，

2、變得越來越重要。要想理解RNA發(fā)揮生物學(xué)功能的作用機(jī)制，不僅要知道其結(jié)構(gòu)信息，還要知道與其結(jié)構(gòu)相關(guān)的動(dòng)力學(xué)信息。為了更好的剖析RNA的結(jié)構(gòu)及其功能，迫切需要發(fā)展有效的計(jì)算方法和技術(shù)，從RNA結(jié)構(gòu)中獲取與功能相關(guān)的動(dòng)力學(xué)信息，本論文借鑒高斯網(wǎng)絡(luò)模型（GNM）在蛋白質(zhì)研究中的成功經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展研究基于GNM的RNA結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系有效模型。
　　首先分析非編碼RNA的種類、結(jié)構(gòu)和功能，基于RNA的結(jié)構(gòu)特征，確定本課題的主要研究對(duì)象為rRNA

3、、tRNA和單鏈核糖開關(guān)RNA。然后，基于GNM，把RNA天然結(jié)構(gòu)描述為一個(gè)彈性網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)核苷酸只考慮 P原子，簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)，當(dāng)兩點(diǎn)之間的距離小于某一截?cái)喟霃?，它們之間用一彈簧相連。之后，在GNM模型中，由于彈性系數(shù)是一個(gè)不確定的量，本文將節(jié)點(diǎn)之間的相互作用區(qū)分為共價(jià)和非共價(jià)相互作用，其中共價(jià)相互作用的彈性系數(shù)為cγ，非共價(jià)相互作用的彈性系數(shù)取為γ。通過優(yōu)化共價(jià)相互作用的彈性系數(shù)cγ，得到溫度因子的理論值與實(shí)驗(yàn)值之間的最佳關(guān)聯(lián)系數(shù)，對(duì)優(yōu)