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RNA二级结构和蛋白质序列的数学表示及其应用

作　者: 徐丽
导　师: 白凤兰
学　校: 大连交通大学
专　业: 应用数学
关键词: RNA二级结构向量夹角 L/L矩阵特征值蛋白质序列
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 8次
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内容摘要

生物信息学的本质是对无规则的数据加以整理、分析、分类,从杂乱的信息中获取有用的生物信息,从而进行序列比较,系统发育的分析,药物设计,生物化学模拟等等。生物信息学研究的主要对象是核酸,蛋白质,分子遗传机制,其中,对生物的成长、发育、繁殖、遗传有密切的关系的核酸和蛋白质结构是生物信息学的主要研究内容。它们不仅能人为再现生物进化史提供科学依据,而且能为医药业、农业、工业产生巨大的经济效益和无法估量的社会效益。本文以生物序列的比较与分析为背景,提出了RNA二级结构和蛋白质结构的新的表示方法,并且列举了新表示方法在生物序列的相似性分析问题的应用。本文的研究内容可以概括如下：1.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,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性来分析了AIMV-3等九种病毒的RNA二级结构的相似性,验证了该表示方法的有效性和准确性。2.介绍的这种新的表示法用以蛋白质序列。根据蛋白质序列的基本序列在3-D空间中定义了使氨基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空间中得到了蛋白质结构的新的3-D有向图形表示,然后基于3-D有向图形表示把蛋白质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,作为特征向量来刻画蛋白质结构,最后利用特征向量之间的距离来描述序列或结构的不变性来分析了8种物种不等长的G蛋白偶连受体序列结构的相似性,得到了比较好的结果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 生物信息学产生的背景  9-10
  1.2 生物信息学研究的主要对象表示  10-12
    1.2.1 生物核酸  10
    1.2.2 蛋白质  10-11
    1.2.3 分子遗传机制  11-12
  1.3 生物信息学的主要研究内容  12-13
    1.3.1 序列比较  12
    1.3.2 系统发育和分子进化  12
    1.3.3 RNA和蛋白质的结构研究  12-13
  1.4 本文的主要工作  13-14
第二章 RNA二级结构的数学表示及其应用  14-23
  2.1 RNA的研究背景  14-16
  2.2 RNA空间向量表示  16-23
    2.2.1 RNA二级结构的3-D表示  16-19
    2.2.2 提取特征向量序列的特征元素  19-20
    2.2.3 RNA二级结构转化为L/L矩阵  20-21
    2.2.4 实例应用  21-23
第三章蛋白质序列的数学表示及其应用  23-33
  3.1 研究背景  23-26
  3.2 蛋白质空间向量表示  26-33
    3.2.1 蛋白质序列结构的3-D表示  26-29
    3.2.2 提取特征向量序列的特征元素  29
    3.2.3 蛋白质序列结构转化为L/L矩阵  29-30
    3.2.4 实例应用  30-33
结论  33-34
参考文献  34-37
附录A RNA主程序  37-39
攻读硕士学位期间发表的学术论文  39-40
致谢  40-41

RNA二级结构和蛋白质序列的数学表示及其应用

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