核酸结构和功能预测学习资料.ppt

紫色：预测**蓝色：预测**随着人类对生命本质认识的不断深入，RNA的重要作用也逐渐被人们所认知。现有的研究表明，RNA作为生物细胞中的基本生物大分子单位在生物体内许多调控过程中扮演着极其重要的角色。*对高等生物的基因组序列研究表明，高等生物的非编码区域长度要远远超过编码区域的长度。**主要做法是通过二级结构预测软件分析microRNA靶序列构成的二聚体结构，计算双链的自由能，认为具有稳定结构的位点更有可能成为真实的靶标。**尽管大部分lncRNA一级和二级结构不保守，仍有小部分是保守的。*一些算法如miRcode已提出。*一种在线算法catRAPID可用于预测RNA与蛋白质的相互作用。*这是一种应用较广的策略。*核开关RNA（riboswitchRNA）可以通过结合代谢产物发生结构变化，在转录和翻译水平调控基因的表达，是一种极具应用价值的生物传感器；核酶（ribozyme）是具有催化活性的RNA，功能很多,有的能够切割RNA，有的能够切割DNA，有些还具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。催化效率较低，是一种较为原始的催化酶。结构?功能microRNA功能预测调控作用靶基因识别microRNA与其靶标之间的互作还取决于靶位点的位置和局部二级结构。miRNA靶点几乎都落入3’UTR的二级结构不稳定区域内，通过计算mRNA的3’UTR二级结构被破坏、形成或破坏碱基互补配对、形成miRNA-mRNA二聚体时获得或损失的自由能，可以鉴别miRNA靶基因。（1）TargetScan（2）miRDB（1）TargetScan首先寻找mRNA的3′UTR中与“种子区”（5′端的2~8个碱基）的7个核苷酸能够完全匹配的片段，接着向片段两端不断延伸，直到出现错配为止。对3′UTR余下部分采用RNAFold预测二级结构寻找最优匹配关系，使靶位点最长。/（2）miRDBMirTarget：支持向量机/miRDB/lncRNA（longnon-codingRNA）

功能预测长度大于200个核苷酸的非编码RNA。在表观遗传调控、细胞周期调控和细胞分化调控等众多生命活动中发挥重要作用。（1）比较基因组学策略（2）通过与mRNA或蛋白的相互作用预测（3）与编码基因进行共表达分析（1）比较基因组学策略根据结构保守性可推测功能相似性。（2）通过与mRNA或蛋白的相互作用预测有些lncRNA的功能与mRNA有关。可通过mRNA推测lncRNA的功能。通过评估潜在的互作蛋白推测功能。根据RNA和蛋白质的物理化学性质如二级结构、氢键和范德华力等来评估它们之间相互作用的倾向。这种策略只对部分lncRNA适用。（3）与编码基因进行共表达分析lncRNA可通过与蛋白的作用行使功能，提示可通过它与mRNA的共表达分析预测其功能。适用于基因组水平的分析。数据来源多为微阵列或高通量测序结果。PredictionandclassificationofncRNAsusingstructuralinformation小结DNA结构预测RNA结构预测RNA功能预测△※课后习题查找一段RNA序列，使用介绍的工具预测其二级、三级结构。DNA结构比较稳定，预测起来难度低用计算机来预测结构这个问题反而特别简单，因为说起来就是A，B，Z等等几种最基本的空间结构，加上因为一些特异性带来的细小区别，这样的东西用程序做起来并不困难。*氢键相互作用、碱基堆积和静电相互作用形成二级结构*真实结构往往不是自由能最小的二级结构.而且,自由能迄今为止还没有完全精确的计算规则.为了解决真实结构与最小自由能结构不一致的尴尬,Zuker等又提出了次优结构的概念.他们认为:真实的二级结构的自由能也许不是最小的,但也应该具有一个较小的值使其分子相对稳定.因此可以人为设定一个阈值,与自由能最小结构相差该阈值以内的所有二级结构都有可能是真实结构,将它们全部输出,送给生物研究人员再鉴定.*RNA的生物功能与其结构密切相关*按照序列比对与结构预测的先后顺序分为3种*茎区S中，若通过打开适量的茎区使得新形成的RNA二级结构能量降低，即结构更加稳定，则假结茎区可以形成。*研究表明，RNA分子的折叠过程大多都是先形成二级结构，然后再形成较为稳定的三级结构。*RNA三级结构建模或预测方法大多是基于序列和二级结构信息，或者序列、二级结构和三级结构相互作用等多种信息的层次化结构预测方法精度较高的方法都需要除RNA序列以外的其它生物学信息。*绿：预测*rootmeansquaredeviation圴方根偏差*构建结构模板