基于结构信息的RNA多序列比对

多序列比对是生物信息学中重要的基础研究内容,对各种RNA序列分析方法而言,这也是非常重要的一步。不像DNA和蛋白质,许多功能RNA分子的序列保守性要远差于其结构的保守性,因此,对RNA的分析研究要求其多序列比对不仅要考虑序列信息,而且要充分考虑到其结构信息。本文提出了一种考虑了结构信息的同源RNA多序列比对算法,它先利用热力学方法计算出每条序列的配对概率矩阵,得到结构信息,由此构造各条序列的结构信息矢量,结合传统序列比对方法,提出优化目标函数,采用动态规划算法和渐进比对得到最后的多序列比对。试验证实该方法的有效性。     

基于堆积协变信息与最小自由能预测含伪结的RNA二级结构

RNA伪结预测是RNA研究的一个难点问题。文中提出一种基于堆积协变信息与最小自由能的RNA伪结预测方法。该方法使用已知结构的RNA比对序列(ClustalW比对和结构比对)测试此方法, 侧重考虑相邻碱基对之间相互作用形成的堆积协变信息, 并结合最小自由能方法对碱基配对综合评分, 通过逐步迭代求得含伪结的RNA二级结构。结果表明, 此方法能正确预测伪结, 其平均敏感性和特异性优于参考算法, 并且结构比对的预测性能比ClustalW比对的预测性能更加稳定。文中同时讨论了不同协变信息权重因子对预测性能的影响, 发现权重因子比值在l1: l2=5:1时, 预测性能达到最优。     

基于堆积协变信息与最小自由能预测含伪结的RNA二级结构

RNA伪结预测是RNA研究的一个难点问题。文中提出一种基于堆积协变信息与最小自由能的RNA伪结预测方法。该方法使用已知结构的RNA比对序列(ClustalW比对和结构比对)测试此方法, 侧重考虑相邻碱基对之间相互作用形成的堆积协变信息, 并结合最小自由能方法对碱基配对综合评分, 通过逐步迭代求得含伪结的RNA二级结构。结果表明, 此方法能正确预测伪结, 其平均敏感性和特异性优于参考算法, 并且结构比对的预测性能比ClustalW比对的预测性能更加稳定。文中同时讨论了不同协变信息权重因子对预测性能的影响, 发现权重因子比值在l1: l2=5:1时, 预测性能达到最优。     

参数序列比对算法研究

序列比对是生物信息学中的一项重要任务,通过序列比对可以发现生物序列中的功能、结构和进化的信息。序列比对结果的生物学意义与所选择的匹配、不匹配、插入和删除以及空隙的罚分函数密切相关。现介绍一种参数序列比对方法,该方法把最佳比对作为权值和罚分的函数,可以系统地得到参数的选择对最佳比对结果的影响。然后将其应用于RNA序列比对,分析不同的参数选择对序列比对结果的影响。最后指出参数序列比对算法的应用以及未来的发展方向。     

核糖体RNA二级结构对拓扑结构准确性的影响

探讨了核糖体小亚基二级结构对真菌系统发育分析的影响。对用不同方法构建的系统发育树进行比较,结果表明结合二级结构信息的分析方法较传统方法产生了更为合理的拓扑结构。二级结构信息除用于优化序列比对外,还需整合到核酸替代模型中;恰当的序列比对方法、进化模型和建树运算法则有助于更加准确地揭示类群之间的亲缘关系。     

非编码RNA的生物信息学研究方法:RNA结构预测及其应用

近10多年来的研究逐步揭示了RNA的各种生物学功能。RNA不仅是信息从DNA传递到蛋白质的中间体,还直接参与基因沉默、表观遗传学修饰等生物学过程。单链的RNA在体内通过碱基配对折叠成一定的二级结构。介绍了现在预测RNA二级结构的主要算法及其应用,其中包括基于热力学、同源比对和统计学习的各种算法,以及如何引入实验数据辅助预测。二级结构预测算法被广泛用于寻找RNA功能单元和预测新非编码RNA等各种问题。如何利用高通量实验数据帮助结构预测,探索长非编码RNA功能,研究RNA与蛋白质相互作用,是RNA二级结构预测算法和应用的一些前沿方向。     

多序列渐进式比对算法研究与比较

多序列比对是一种重要的生物信息学工具,在生物的进化分析以及蛋白质的结构预测方面有着重要的应用。以ClustalW为代表的渐进式多序列比对算法在这个领域取得了很大的成功,成为应用最为广泛的多序列比对程序。但其固有的缺陷阻碍了比对精度的进一步提高,近年来出现了许多渐进式比对算法的改进算法,并取得良好的效果。本文选取了其中比较有代表性的几种算法对其基本比对思想予以描述,并且利用多序列比对程序平台BAliBASE和仿真程序ROSE对它们的精度和速度分别进行了比较和评价。     

基于局部茎搜索的RNA二级结构预测算法

RNA的二级结构预测是生物信息学中一个已经有30多年历史的经典问题,基于最小自由能模型(MFE)的优化算法是使用最为广泛的方法．但RNA结构中假结的存在使MFE问题理论上成为一个NP-hard问题,即使采用动态规划等优化算法也会面临时间复杂度高的困难,同时研究还发现,由于受RNA折叠动力学机制以及环境因素的影响,真实的RNA二级结构往往并不处于自由能最小状态．根据RNA折叠的特点,提出了一种启发式搜索算法来预测带假结的RNA二级结构．该算法以RNA的茎为基本单元,采用启发式搜索策略在茎的组合空间中搜索自由能最小并且出现频率最高的RNA二级结构,该算法不仅能显著降低搜索RNA二级结构的时间复杂度,还有助于弥补单纯依赖能量预测RNA二级结构的不足．在多种类型的RNA标准数据集上进行了检验,结果表明,该算法在预测的精度上优于目前国际上几个著名的RNA二级结构预测算法并且具有较高的运行效率．     

基于支持向量机分类的RNA共同二级结构预测

比较序列分析作为RNA二级结构预测的最可靠途径, 已经发展出许多算法。将基于此方法的结构预测视为一个二值分类问题: 根据序列比对给出的可用信息, 判断比对中任意两列能否构成碱基对。分类器采用支持向量机方法, 特征向量包括共变信息、热力学信息和碱基互补比例。考虑到共变信息对序列相似性的要求, 通过引入一个序列相似度影响因子, 来调整不同序列相似度情况下共变信息和热力学信息对预测过程的影响, 提高了预测精度。通过49组Rfam-seed比对的验证, 显示了该方法的有效性, 算法的预测精度优于多数同类算法, 并且可以预测简单的假节。     

蛋白质-RNA序列结构界面偏好性及用于对接打分统计势的构建

本文对来自PDB (Protein Data Bank)数据库的蛋白质-RNA复合物结构构建了非冗余非核糖体数据库(694个结构),并对此数据库统计了蛋白质和RNA序列及二级结构的界面偏好性.结果发现,蛋白质β折叠、3_(10)-helix和RNA未配对核苷酸,尤其是未配对中空间排列不规整的核苷酸,具有显著的界面偏好性.据此,对二级结构进行归类,建立了考虑序列和二级结构信息的60×12氨基酸-核苷酸成对偏好势,并将其作为打分函数用于蛋白质-RNA对接中近天然结构的筛选.结果表明,该60×12统计势的打分成功率为65.77%,优于考虑蛋白质或RNA二级结构信息的统计势,及我们小组之前在251个结构上构建的60×8~*统计势.该工作有助于加深对蛋白质-RNA特异性识别的理解,可推动复合物结构预测的进展.     

Selection with two alleles and complete dominance

For a plant selection model with frequency-independent viabilities, fertilities and selfing rates, it is shown that apart from global fixation, for certain parameter combinations a protected polymorphism and facultative fixation (either allele may become fixed according to initial frequencies) may both occur. Facultative fixation requires different selling rates for the dominant and recessive type. Protection of the polymorphism requires resource allocation for male and female function. In this connection the problem of purely genetically caused population extinction is discussed.
For general frequency dependence and regular segregation, the chances for establishment of a completely recessive gene are compared to those of a completely dominant gene. It is proven that the process of establishment of the recessive gene, despite a fitness advantage, may be considerably endangered by drift effects if random mating prevails. The recessive gene may reach the same effectivity in establishment as a dominant gene, only if the recessive homozygote mates exclusively with its own type during the period of establishment.     

杆状病毒出芽病毒粒子膜融合蛋白的研究进展

杆状病毒是一类感染节肢动物的病原微生物,其基因组为双链环状DNA,大小为80～180kb.     

Inception of the Modern Public Health System in China and Perspectives for Effective Control of Emerging Infectious Diseases: In Commemoration of the 140th Anniversary of the Birth of the Plague Fighter Dr. Wu Lien-Teh

In this article, we systematically review Dr. Wu Lien-Teh's academic achievements and outstanding contributions in the prevention and control of the plague epidemic in northeast China and introduce the development of the earliest public health epidemic prevention system in China in order to commemorate the 140th anniversary of Dr. Wu Lien-Teh's birth. We hope that this article will provide insights into the effective prevention and control of emerging infectious diseases as well as the current worldwide pandemic of COVID-19, facilitating the improvement and development of public health systems in China and around the globe.