RNA二级结构数据库

RNA分子众多、结构复杂、功能重要,已经成为当前重要的研究热点之一。RNA的功能与结构密切相关,伴随RNA分子及功能的发现,建立了有关RNA二级结构的数据库,一方面有助于理解RNA功能的结构基础,一方面有助于开发各种有关RNA结构的预测模型。本文对近年常见的RNA二级结构数据库作一概述,希望有助于相关工作者更好地了解与应用相关数据。     

RNA二级结构数据库北大核心CSCD

RNA分子众多、结构复杂、功能重要,已经成为当前重要的研究热点之一。RNA的功能与结构密切相关,伴随RNA分子及功能的发现,建立了有关RNA二级结构的数据库,一方面有助于理解RNA功能的结构基础,一方面有助于开发各种有关RNA结构的预测模型。本文对近年常见的RNA二级结构数据库作一概述,希望有助于相关工作者更好地了解与应用相关数据。     

RNA结构与生物信息和记忆

RNA结构具有多样性,RNA功能依赖于RNA结构,RNA结构承载着重要的生物信息。在人脑中,RNA结构可能承载着记忆信息编码的重要功能。对RNA结构作为生物信息的载体和人脑中记忆信息的载体,特别是瞬时记忆信息编码的载体进行了探讨。该假说的提出对阐释记忆的分子机制具有重要意义。     

免疫共沉淀结合基因芯片对m_3G帽子结构RNA的分离鉴定

目的:通过免疫共沉淀和基因芯片技术,建立一种RNA 5'端帽子结构的鉴定方法。方法:利用m3G帽子结构的特异性抗体对线虫的总RNA进行免疫共沉淀,为线虫127个非编码RNA设计探针,制备了检测基因芯片,对其帽子结构进行鉴定,并对RNA的转录进行分析。结果:37个非编码RNA被分离鉴定为含有m3G帽子结构,与其它物种已发现m3G帽子的RNA比较,结果基本一致。结论:免疫共沉淀结合基因芯片技术对非编码RNA 5'端帽子结构分离鉴定的方法是可行有效的。此方法特异性强,灵敏度高,对大规模RNA帽子结构的鉴定、新RNA的发现和RNA功能的鉴定都具有一定的参考和应用价值。     

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。     

A型流感病毒同义密码子的使用偏性对RNA二级结构的影响

以A型流感病毒为研究样本,分析了同义密码子使用偏性对RNA二级结构的影响,为进一步研究同义密码子存在的意义及A型流感病毒RNA特征提供一些理论依据。收集整理了NCBI中收录的全部A型流感病毒的核酸序列信息,计算了每一条核酸序列的RNA二级结构,计算出RNA环结构含量和茎结构含量及折叠自由能。在此基础上,计算了RNA二级结构的柔性。同时,计算了每一条核酸序列的相对同义密码子使用值。由此,建立了A型流感病毒RNA二级结构数据库。分析每条核酸序列的相对同义密码子使用值与RNA的环结构、茎结构及柔性之间的关系。分析结果表明,50%的氨基酸的相对同义密码子使用值与RNA茎结构含量和环结构含量显著相关;60%的氨基酸的相对同义密码子使用值与单位平均折叠自由能显著相关;50%的氨基酸的相对同义密码子使用值与RNA柔性显著相关。进一步分析发现,与茎结构含量和环结构含量都显著相关的密码子,它们的相对同义密码子使用值与两种结构含量的相关性截然相反,而且发现,在所选的参量中,RNA柔性与相对同义密码子使用值显示出更好的相关性。结果证实,对于A型流感病毒,同义密码子的使用偏性对RNA二级结构存在很大的影响。     

反向重复结构在抗植物病毒上的研究进展

双链RNA(dsRNA)的形成是启动RNA沉默的关键因子,而插入了反向重复结构的表达载体能有效地转录产生hpRNA,从而能高效启动RNA沉默。分析了反向重复结构构建的特点,综述了近些年利用该结构启动RNA沉默后在抗植物病毒上的研究进展。     

非编码小RNA的多样性

RNA是一类广泛存在的极其重要的生物大分子,它不仅种类繁多,而且不同种类的RNA在结构方面有着显著的差异。RNA种类和结构的多样性决定了RNA具有很多重要的生物学功能。随着对非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)研究的不断深入,ncRNAs同样呈现出前所未有的复杂性和多样性。主要介绍了tRNA、snRNA、scRNA、rRNA、siRNA、miRNA、pi RNA和nat-si RNA等两大类持家ncRNA和调控ncRNA的结构和功能,为便于了解生物体内小的非编码RNA的多样性,进一步挖掘和利用ncRNAs提供一定的参考,促使人们对RNA的认识和地位作出新的思考。     

RNA空间编码探析

RNA空间结构同线性结构一样包含着重要的生物信息。RNA空间编码蕴含了RNA功能信息。RNA空间编码具有简并性、通用性、动态性、重叠性、间隔性和方向性等性质。本文对RNA空间编码的概念和性质进行了初步探讨。     

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．     

RNA病毒表达调控研究中的RNA结构分析技术

RNA病毒的多个生命过程如基因组复制、蛋白翻译等均需要特定RNA元件的调控,RNA结构是其发挥调控作用的分子基础,研究这些RNA元件结构及其在调控过程中的动态变化,将有助于深度解析相应过程的调控机制。RNA结构分析技术可以解析RNA元件的结构(二级结构和三级结构)。目前,RNA结构体分析技术主要有以下几种:Rnase酶法、In-line probing技术、SHAPE技术(Selective 2’-hydroxyl acylation analyzed by primer extension)、核磁共振技术、RNA结晶以及体内分析技术。本文将对RNA结构分析技术的发展历程、具体技术原理和操作细节、未来发展进行叙述,为相关科研工作提供技术参考。     

基于甲病毒的RNA复制子疫苗

RNA复制子疫苗利用源自病毒能够自主复制的RNA,结构蛋白基因由外源抗原基因取代,保留了非结构蛋白基因,非结构蛋白可控制载体RNA在胞浆中高水平复制和外源基因的高水平表达。RNA复制子疫苗克服了传统疫苗和普通DNA疫苗存在的缺点,具有免疫效果显著、安全性好、应用范围广等优点,具有很好的应用前景。用于RNA复制子疫苗的载体主要源自甲病毒,本文以甲病毒载体为例,简要阐明RNA复制子疫苗的基本原理和特点,并对其应用作一综述。     

正在崛起的RNA纳米技术

RNA纳米技术得益于纽约大学西曼(Nadrian C.Seeman)教授开创的DNA纳米技术,RNA是由腺嘌呤(A)、尿嘧啶(U)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)构成的一种核糖核酸高分子,与DNA的Watson-Crick碱基配对(A-T,G-C)的双螺旋链的结构不完全一样,RNA的二级结构里经常出现一些非传统的碱基配对如环环相互作用,这些非传统配对促使RNA分子折叠成刚性结构。本文综述了正在崛起的RNA纳米技术,列举了一些著名的实验,如郭培宣(Peixuan Guo)等从自然界的phi29噬菌体中发现的pRNA纳米马达是由六个小RNA分子构成的六环结构,Jaeger等发展了RNA构造术(RNA-tectonics),根据已知的RNA分子的碱基和非传统配对,他们设计利用小RNA分子构造二聚体、一维线性多聚体、和二维网状的七巧板迷宫(jigsaw puzzle)等图案,用tRNA分子或设计用几条RNA分子来构建多面体如立方体和八面体等立体结构等。RNA纳米技术正在崛起,它将在医学、生物技术、合成生物学和纳米技术领域扮演重要的角色。     

图论在RNA二级结构中的应用

图论是以图为研究对象的数学分支,是一门研究事物对象在图表示法中的特征与性质的学科。鉴于RNA二级结构在功能基因组研究中的重要地位,已发展了用二维图解表示法描述RNA二级结构。文章介绍了用于RNA二级结构图解表示法的两种图,即树图和对偶图的构造规则。并在树图表示基础上产生Laplacian矩阵和相应本征值谱。以有害突变预测和类RNA模体设计的例子,说明图论在RNA二级结构中的应用,同时对可能存在的一些问题做了讨论。     

RNA研究相关技术及其应用

RNA技术可以分为RNA基础研究相关的技术、RNA应用相关的技术和RNA的生物信息学技术。RNA基础研究相关技术包括RNA分离纯化和鉴定技术、RNA与其他生物大分子相互作用技术、RNA高级结构的研究技术和其他相关RNA技术;RNA应用相关技术则包括用于生产其他产品的RNA技术和直接用于药物开发的RNA技术;RNA的生物信息学技术则有各种数据库、非编码RNA的预测、RNA二级结构预测和各种设计软件。本文简略介绍了上述各类RNA技术的原理及其国内外研究进展,从而有助于对RNA领域有关技术方面有一较全面的了解。     

·信息服务·RNA研究的网络资源

随着RNA功能多样性的发现,RNA研究领域日益受到重视,同时RNA序列、二级结构和三维模建数据已有较大增长.利用这些数据可以有效地搜索结构信息和进行功能提示.与此同时,计算科学的优越性以及全球网络的发展促进了RNA相关数据库和网络站点的建设,为RNA的研究带来了极大的方便.介绍了RNA序列和结构数据库、软件资源以及一些常用的在线分析工具,文中所列网络资源均可在http://dna.sibc.ac.cn/bio/rna.html上浏览.     

随机文法模型在RNA二级结构预测中的应用

RNA二级结构的研究是当今计算分子生物学的一个重要课题,基于比较序列分析方法的随机文法模型预测RNA二级结构具有准确率高,能对假结建模,但不易实施等特点,本文通过分析随机文法对RNA二级结构建模的过程,提出了一种综合利用比较序列方法,随机文法方法,词条方法预测RNA二级结构的方案.     

RNA研究的网络资源

随着RNA功能多样性的发现,RNA研究领域日益受到重视,同时RNA序列、二级结构和三维模建数据已有较大增长.利用这些数据可以有效地搜索结构信息和进行功能提示.与此同时,计算科学的优越性以及全球网络的发展促进了RNA相关数据库和网络站点的建设,为RNA的研究带来了极大的方便.介绍了RNA序列和结构数据库、软件资源以及一些常用的在线分析工具,文中所列网络资源均可在http://dna.sibc.ac.cn/bio/rna.html上浏览.     

RNA结构解析技术研究进展

在遗传信息传递过程中,RNA往往需要形成复杂的高级结构,以发挥催化和调控功能.RNA结构的动态变化是生命体响应环境信号、快速调节基因表达的一种精巧手段,在正常的生理和病理发生过程中发挥关键作用.解析RNA高级结构是理解细胞内非编码RNA功能机制的必由之路,引起了人们的广泛关注和兴趣,逐渐成为RNA领域的前沿热点.该文主...     

基于量子进化算法的RNA序列-结构比对

多序列比对是计算分子生物学的经典问题,也是许多生物学研究的重要基础步骤．RNA作为生物大分子的一种,不同于蛋白质和DNA,其二级结构在进化过程中比初级序列更保守,因此要求在RNA序列比对中不仅要考虑序列信息,更要着重考虑二级结构信息．提出了一种基于量子进化算法的RNA多序列-结构比对程序,对RNA序列进行了量子编码,设计了考虑进结构信息的全交叉算子,提出了适合于进行RNA序列-结构比对的适应度函数,克服了传统进化算法收敛速度慢和早熟问题．在标准数据库上的测试,证实了方法的有效性．