基于注意力机制的RNA碱基关联图预测方法

目的长链非编码RNA在遗传、代谢和基因表达调控等方面发挥着重要作用。然而,传统的实验方法解析RNA的三级结构耗时长、费用高且操作要求高。此外,通过计算方法来预测RNA的三级结构在近十年来无突破性进展。因此,需要提出新的预测算法来准确的预测RNA的三级结构。所以,本文发展可以用于提高RNA三级结构预测准确性的碱基关联图预测方法。方法为了利用RNA理化特征信息,本文应用多层全卷积神经网络和循环神经网络的深度学习算法来预测RNA碱基间的接触概率,并通过注意力机制处理RNA序列中碱基间相互依赖的特征。结果通过多层神经网络与注意力机制结合,本文方法能够有效得到RNA特征值中局部和全局的信息,提高了模型的鲁棒性和泛化能力。检验计算表明,所提出模型对序列长度L的4种标准(L/10、L/5、L/2、L)碱基关联图的预测准确率分别达到0.84、0.82、0.82和0.75。结论基于注意力机制的深度学习预测算法能够提高RNA碱基关联图预测的准确率,从而帮助RNA三级结构的预测。

靶向PV株核蛋白基因的小分子干扰RNA对不同狂犬病病毒毒株复制的交叉抑制作用

目的研究小分子干扰RNA(siRNA)对狂犬病病毒(RV)不同毒株复制的交叉抑制效果。方法采用体外转录和RNA酶III消化长片段双链RNA的方法制备8条以RV的PV株核蛋白(N)基因为靶基因的21ntsiRNA,用以转染已经感染了不同滴度PV、CTN或CVS株RV的BSR细胞,采用直接免疫荧光法观察转染的siRNA对已感染BSR细胞的不同毒株RV复制的抑制效果,并分析这种抑制效果与靶基因序列的相关性。结果不同21ntsiRNA均对PV株的复制产生了较强的抑制作用;对CTN株和CVS株的交叉抑制作用观察结果表明,21ntsiRNA与靶基因在碱基错配高达5个的情况下仍对病毒复制保持抑制效应。然而,siRNA与靶基因碱基错配的位置与抑制作用的丧失高度相关。3’端第2个碱基的错配将使抑制作用表失,随后的碱基错配对抑制作用的影响依次降低;中部碱基错配影响较小;而5’端碱基错配对抑制作用几乎没有影响。结论siRNA对靶基因的抑制作用的丧失与其同靶基因序列碱基错配的位置相关,3’端碱基错配可降低其抑制作用的特异性,产生偏靶效应的范围和概率可能增大,这为设计独特的siRNA序列提供了新的思路。

甜柿果树林下种植的马桑菌核糖体RNA的碱基配对

马桑菌具有浓郁的香菇香味。在市场上它的经济价值比其他香菇要高很多,在甜柿果树林下种植马桑菌对增加农民的经济收入起到了重要的作用,同时也推动了贫困地区农民的脱贫致富。由于马桑菌生物学特性独特(只有用马桑树椴木或马桑树木屑才能种植出马桑菌),采用形态分类学又不能将其区别,所以只能用分子检测来区分它们。文章测定了马桑菌Strain HUB034 18S ribosomal核糖体RNA gene和马桑菌Strain YAASM366 18S ribosomal RNA gene。其结果为:马桑菌Strain HUB034 18S ribosomal核糖体RNA gene含有714~746个碱基配对。马桑菌Strain YAASM366 18S ribosomal RNA gene含有715~749个碱基配对。

mRNA三级结构中局部碱基对参量与蛋白质折叠速率的相关性

为研究mRNA三级结构对蛋白质折叠速率的影响,首先计算所选蛋白质相应mRNA的三级结构,在此基础上计算局部碱基对参量,分析这些参量对蛋白质折叠速率的影响;然后将所选蛋白质按照不同的蛋白质折叠类型和二级结构进行分组,进而分析局部碱基对参量与不同类蛋白质折叠速率的相关性。结果表明,局部碱基对参量中两碱基原点y轴方向相对位移(Stretch)、两碱基原点z轴方向相对位移(Stagger)、两碱基平面绕x轴旋转夹角(Buckle)和绕y轴旋转夹角(Propeller)均与蛋白质折叠速率存在相关性,说明mRNA三级结构的局部碱基对参量是影响蛋白质折叠速率的有效因素。

错配的双链RNA及其稳定性研究

研究了核糖胞嘧啶和脲嘧啶共聚物的酶促合成条件。共聚物ＰｏｌｙＣｘＵ与ＰｏｌｙＩ在类似生理盐水条件下形成错配的双链ＲＮＡ，然后对ＰｏｌｙＩ：Ｃ和错配的双链ＲＮＡ对核酸酶的敏感性及紫外熔化曲线进行了比较研究。

Hydrogen bonds are related to the thermal stability of 16S rRNA

The number of base pairs in the 16S rRNA secondary structures of 51 bacterial sequences was counted, and the number of hydrogen bonds was estimated. The number of hydrogen bonds was highly correlated with the optimal growth temperature (OGT) rather than with the G + C content. Paired and unpaired nucleotides in mesophiles were compared to those in thermophiles. OGT exhibited a relationship with paired nucleotides but not with unpaired nucleotides. The total number of paired as well as unpaired nucleotides in mesophiles was very similar to that in thermophiles. However, the components in base pairs in mesophiles significantly differed from those in thermophiles. As compared with mesophiles, the number of G·C base pairs in thermophiles was high whereas that of A·U base pairs was low. In this study, we showed that hydrogen bonds are important for stabilizing 16S rRNAs at high temperatures.

RNA碱基对的分子动力学模拟

RNA作为一种重要的生物大分子,其很多生物功能都与其结构有关.RNA碱基对的热力学性质和动力学性质是预测RNA结构的基础.本文采用全原子分子动力学方法模拟了RNA碱基对G—C在3种不同温度下的打开及闭合情况,统计分析了其打开和闭合几率.研究结果表明,随着温度的升高,碱基对G—C处于闭合状态的几率逐渐降低,处于打开状态的几率逐渐增加,而碱基对打开闭合状态的转换频率随着温度的升高而逐渐增加,并且形成碱基配对的3组原子间的氢键距离分布变宽.