[發明專利]一種基于ARM處理器的玉米lncRNA篩選分類方法

有效

• 申請號: 201710848923.6
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107577922B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 張浩;劉元寧;占萌蘋;李誌
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G16B30/00
• 分類號: G16B30/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 周明飛

本發明公開了一種基于ARM處理器的玉米lncRNA篩選分類方法，包括如下步驟：步驟一、將玉米全長cDNA序列輸入CPLD；步驟二、篩選長度大于200的cDNA序列，對cDNA進行開放閱讀框預測并確定閾值，確定長度小于閾值的cDNA，其與已知蛋白作同源比對，對不同源部分進行保留，對已有植物lncRNA作二級結構預測，提取二級結構特征，同時對剩余序列作二級結構預測，保留滿足結構特征的部分，將待篩選的cDNA序列與小RNA序列進行比對，排除小RNA前體；步驟三、收集已知功能的玉米lncRNA序列，并進行結構預測，對功能lncRNA進行結構特征提取并篩選，構建已知功能玉米lncRNA結構特征集，將步驟二篩選出的玉米lncRNA進行二級結構提取，比對結構特征集，對lncRNA功能確認分類。

技術領域

本發明涉及生物信息學研究領域，具體涉及一種基于ARM處理器的玉米lncRNA篩選分類方法。

背景技術

RNA的二級結構就是指因堿基互補配對，RNA自身折疊構成的莖-環結構。因堿基互補配對，RNA雖然是單鏈卻會自身折疊在部分區域構成雙螺旋結構，使得RNA的三維空間結構變得復雜。除典型配對(Waston-Crick配對，A＝U、G≡C)外，還有G＝U(wobble basepairs擺動配對)這種例外情況。 G≡C穩定性最高，G＝U穩定性最低。二級結構中莖是堿基連續構成配對的地方，按照上述A＝U、G≡C、G＝U的配對規則構成的雙螺旋區域。部分沒有形成配對的單鏈部分為環。

在研究有關RNA的問題時，我們通過RNA一級序列可以獲得有關RNA 的部分信息，而對RNA二級結構的研究可以進一步探索其具有的生物學功能。RNA二級結構預測是現在生物信息學領域的焦點問題，發展到今天，已經有許多算法解決這個問題。總結常用的二級結構預測算法有以下4類：動態規劃算法，比較序列分析法，組合優化算法，啟發式算法。目前使用生物實驗方法實現RNA二級結構預測耗時耗力，而基于計算方法的預測局限于序列整體結構的準確性，忽略局部結構保守的功能組件，不適用于長序列的預測需求。為滿足lncRNA二級結構預測的需求，所以提出lncRNA分段二級結構預測新方法。

序列比對算法主要有三個，枚舉法、動態規劃算法、blast算法。枚舉法是最容易想到且易理解的一個方法，但是此方法沒有任何優化，時間復雜度較高，無法在合理時間內計算。故而枚舉法只能理論可行，無法實際應用在較長序列中。動態規劃算法是在解決決策問題時的一種最優化的方法。動態規劃是在針對最優化問題時，會有多種可行解，所有可行解都有自己的值，尋找最優解的值就是動態規劃的作用。其思想是將大問題分割，分別求解后，再將解合并，在求解過程中去除多數不需計算的非最優解，節省很多時間。考慮基于動態規劃算法的比對，其時間復雜度正比于兩條序列，即計算量相當于計算以兩條序列長度建立的二維矩陣。若是可以減少二維矩陣中部分的計算量則可以提升計算速度，blast算法盡量圍繞最優比對路徑來計算，減少了很多不必要的運算。

發明內容

本發明設計開發了一種基于ARM處理器的玉米lncRNA篩選分類方法，本發明的發明目的是減少運算時間，提高篩選速度以及篩選準確性的問題。

本發明提供的技術方案為：

一種基于ARM處理器的玉米lncRNA篩選分類方法，包括如下步驟：

步驟一、將將玉米全長cDNA序列輸入CPLD，其通過編碼關聯表將 cDNA序列以編碼的形式存儲于SRAM中；

步驟二、篩選長度大于200的cDNA序列，對cDNA進行開放閱讀框預測并確定閾值，確定長度小于所述閾值的cDNA，其與已知蛋白作同源比對，對不同源部分進行保留，對已有植物lncRNA作二級結構預測，提取二級結構特征，同時對剩余序列作二級結構預測，保留滿足結構特征的部分，將待篩選的cDNA序列與小RNA序列進行比對，排除小RNA前體；