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在本文中,我们首先在第2章介绍了一个以均匀概率生成k不相交,模块图的算法。这个算法能在经过0(nk)的时间和空间复杂度的预处理后,以O(n)的时间和空间复杂度产生k不相交,σ模块图。其次我们把注意力集中在单链的核糖核酸序列的折叠问题上。在第3章中,我们给出一个产生3不相交标准的最小自由能(mfe)核糖核酸结构的折叠算法,cross。这里如果一个核糖核酸结构不含有3条互相相交的弧,则我们称这个结构是3不交的。如果一个核糖核酸结构中的栈长度大于等于2,则我们称这个结构是标准的。我们用到的最小自由能是基于圈的能量参数和一种特殊的伪扭结能量参数。这个算法可以分为三个部分:首先递归地构造motifs和与之相关的shadows,其次以这些shadows为根生成skeleta树,最后以动态规划的方法对skeleta进行填充。
在第4章中,我们应用了一种对核糖核酸结构的自然的拓扑分类,这种分类是基于嵌在给定亏格曲面上的不可约分支。我们在将亏格1的结构以二级结构的方法互相迭代以产生更高亏格数的结构。一个相应明确的多重上下文无关的语法给出了一个有效求最小能量,配分函数和随机样本的动态规划算法。我们得出了相比以前现存的算法,引入一个与拓扑相关的伪扭结惩罚参数可以改进碱基配对预测中10%到20%的敏感度和正预测值。
然后在第5章中,我们研究了核糖核酸.核糖核酸互相作用的问题,在这个问题上我们同时考虑两条核糖核酸序列。核糖核酸-核糖核酸互相作用问题(RIP)是研究两个核糖核酸分子互相结合时的最优能量结构。我们在一种名为“紧结构”的概念上计算配分函数。这个动态规划方法被完全成熟地应用到计算基因匹配概率上。把hybrid作为分解的单元后我们可以计算给定核糖核酸与目标核糖核酸中任意位置相作用的概率。再加上核糖核酸.核糖核酸互相作用结构的Boltzmann整体加权随机取样,hybrid概率的计算变得更完整了。这个O(N6)时间复杂度和0(N4)空间复杂度的算法被写成rip2工具,并且对现今小型细菌中的核糖核酸相互作用结构已经足够有效了。
最后,我们在3不相交标准核糖核酸结构基础上分析了核糖核酸序列-结构的关系。这些结构是用在第3章中提到的算法cross来折叠的。我们在第6中给出很多关于将核糖核酸序列映射到3不相交标准核伪扭结糖核酸结构的结构性的结果。我们研究了一些性质,例如伪扭结结构的分数,突出的伪扭结形状,中立的步行,中立的邻点和局部连通性。我们的结果显示,与核糖核酸二级结构相类似,3不相交伪扭结核糖核酸结构给出一种合适的分子显型,特别是在中立进化里。我们可以断言一种对带伪扭结核糖核酸的扩展渗透中立网络是存在的。
cross的源代码可以在www.combinatorics.cn/cbpc/cross.html找到。rip2的源代码可以在bttp://www.combinatorics.cn/cbpc/rip2.html或bttp://www.bioinf.uni-leipzig.de/Software/rip.html下载到。gfold的源代码可以在http://www.combinatorics.cn/cbpc/gfold.tar.gz找到。