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tRNA分子在蛋白质合成中处于关键地位。利用复杂网络理论研究tRNA序列的进化特征、进化机制、进化行为,从而揭示tRNA序列的进化历史以及它们的从属关系。利用序列的不同相似度建立tRNA序列网络,比较、分析、讨论网络中的三个重要参数,揭示 tRNA序列的进化特点,找出它们隐含的生物意义。根据tRNA序列的二级结构,基于Watson-Crick配对规则和Monte Carlo理论,利用计算机随机产生tRNA序列,根据网络的连接条件建立tRNA序列的模拟网络,并与真实tRNA序列网络比较,分析所建立的随机tRNA序列是否能反映真实tRNA序列。比较、分析、讨论孤立反密码子与其连接反密码子之间的关系,及分析这些tRNA的整体行为和共同特征,并构建不同相似度的进化树研究tRNA序列的系统发育。基于Prim算法,找出网络中的最小生成树,揭示tRNA序列的最短最优的进化路径。
第一章主要介绍了生物数据库的概况,复杂网络的基本模型:随机网络模型、WS网络模型和BA网络模型,以及简述了生物网络的研究进展。
第二章主要介绍tRNA序列的来源及网络相关参数,tRNA序列的分组和tRNA序列网络模型建立。通过比较、分析、讨论网络的相关参数:平均度、平均聚类系数、平均最短路径,进一步说明点突变是tRNA序列进化的重要机制,并反映了它们的进化近似符合中性理论以及在同一组氨基酸和Stop内的tRNA序列在进化历史上的同源关系更密切;同时表明了tRNA序列在进化过程中具有自相似性。
第三章主要介绍随机tRNA序列模型的构建方法,tRNA序列真实网络与模拟网络的建立,比较、分析、讨论两种网络的度分布、平均度分布函数K(S)、平均聚类系数分布函数C(S)和平均最短路径分布函数L(S)。研究结果表明:真实tRNA序列不是完全随机产生的序列。
在第四章中,一方面通过比较、分析、讨论孤立反密码子与其连接反密码子之间的关系,揭示tRNA序列进化关系;另一方面,介绍了踵离矩阵的联配分数的方法,进化树构建步骤和分析不同相似度的进化树,揭示氨基酸和Stop的进化特点。
第五章主要介绍了Prim算法,并利用这种算法构建tRNA序列最小生成树,分析tRNA序列最小生成树的拓扑结构,揭示tRNA序列的进化特点。
最后,对本论文工作进行总结和展望。