[發(fā)明專利]一種RNA結(jié)構(gòu)比對方法

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• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108334748A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設計）人: 劉士勇;鄭進芳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F19/18
• 分類號: G06F19/18;G06F19/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種RNA結(jié)構(gòu)比對方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將比對RNA和被比對RNA進行序列比對，得到初始序列比對結(jié)果，使用疊加算法計算所述初始序列比對結(jié)果，得到平移向量和旋轉(zhuǎn)矩陣R；

(2)將步驟(1)得到的平移向量和旋轉(zhuǎn)矩陣R根據(jù)作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后，與比對RNA進行疊加形成疊加好的結(jié)構(gòu)A1；所述指的是被比對RNA的空間坐標；

(3)將步驟(2)得到的疊加好的結(jié)構(gòu)A1根據(jù)公式得到距離矩陣S(i,j)；其中d_ij是比對RNA核苷酸序列的第i個堿基和被比對RNA核苷酸序列的第j個堿基的距離；其中d₀由公式計算得到，L_N指的是比對RNA和被比對RNA片段的平均核苷酸個數(shù)，A、B、C、D、E和F是任意正數(shù)；

(4)將步驟(3)得到的距離矩陣作為打分矩陣，并將比對RNA和被比對RNA進行序列比對，得到第一序列比對結(jié)果；

(5)將步驟(4)中得到的第一序列比對結(jié)果使用RMscore打分過程進行打分，得到最大的RMscore分數(shù)以及對應的旋轉(zhuǎn)矩陣R₁；所述RMscore打分過程包括以下步驟：

(S1)選取步驟(4)中所述第一序列比對結(jié)果中比對上的核苷酸對片段，所述片段至少含有3對連續(xù)的比對上的核苷酸對，將所述片段的核苷酸對質(zhì)心均移動到原點，將疊加算法運用到質(zhì)心移動到原點的片段上，得到旋轉(zhuǎn)矩陣R₂；

(S2)根據(jù)的方式作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后，與比對RNA形成疊加好的結(jié)構(gòu)A2；所述是被比對的RNA空間坐標；

(S3)根據(jù)步驟(S2)得到疊加好的結(jié)構(gòu)A2，計算出比對上的核苷酸對中距離小于的核苷酸對；

(S4)將步驟(S3)得到的距離小于的核苷酸對使用疊加算法進行疊加得到旋轉(zhuǎn)矩陣R₃，根據(jù)的方式作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后，與比對RNA形成疊加好的結(jié)構(gòu)A3，計算出比對上的并且距離小于的核苷酸對；所述是被比對的RNA空間坐標；

(S5)判斷步驟(S4)得到的旋轉(zhuǎn)矩陣R₃和步驟(S1)得到的旋轉(zhuǎn)矩陣R₂的差別，若差別不超過0.0001，那么進入步驟(S6)；若差別超過0.0001，將R₂更新為R₃，然后重復步驟(S2)-步驟(S4)，得到更新后的R₃，直到更新的R₂和更新后的R₃的差別不超過0.0001；

(S6)取步驟(S5)中差別不超過0.0001的更新的R₂和更新后的R₃之間的任意值作為收斂旋轉(zhuǎn)矩陣R₄，根據(jù)的方式作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后，與比對RNA形成疊加好的結(jié)構(gòu)A4；所述是被比對的RNA空間坐標；

(S7)根據(jù)公式計算步驟(S6)所述的疊加好的片段結(jié)構(gòu)A4的RMscore分數(shù)，其中L_N指的是比對RNA和被比對RNA片段的平均核苷酸個數(shù)，L_T指的是比對上的核苷酸對數(shù)，d_i是疊加好的結(jié)構(gòu)中比對上的核苷酸之間的距離；所述d₀是由公式計算得到，其中L_N指的是比對RNA和被比對RNA片段的平均核苷酸個數(shù)，G、H、I、J、K和L是任意正數(shù)；

(S8)更換步驟(S1)所述比對上的核苷酸對片段，直至所述片段取遍所有至少含有3對連續(xù)的比對上的核苷酸對，重復步驟(S1)-(S7)，得到不同的RMscore分數(shù)，取其中最大的RMscore分數(shù)以及對應的旋轉(zhuǎn)矩陣R₁；

(6)根據(jù)的方式作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后，與比對RNA形成疊加的結(jié)構(gòu)A5；所述是被比對的RNA空間坐標；將疊加好的結(jié)構(gòu)A5根據(jù)公式得到距離矩陣S(i,j)；其中d_ij是比對RNA核苷酸序列的第i個堿基和被比對RNA核苷酸序列的第j個堿基的距離；其中d₀由公式計算得到，L_N指的是比對RNA和被比對RNA片段的平均核苷酸個數(shù)，M、N、P、Q、R和S是任意正數(shù)；

(7)將步驟(6)得到的距離矩陣作為打分矩陣，并將比對RNA和被比對RNA進行序列比對，得到第二序列比對結(jié)果；

(8)判斷步驟(7)得到的第二序列比對結(jié)果和步驟(4)得到的第一序列比對結(jié)果是否一致；若一致，那么進入步驟(9)；若不一致，那么將步驟(7)中的第二序列比對結(jié)果作為步驟(4)中的第一序列比對結(jié)果，然后重復步驟(5)-步驟(7)，直到步驟(7)得到的第二序列比對結(jié)果和步驟(4)得到的第一序列比對結(jié)果一致；該結(jié)果即為最終序列比對結(jié)果；

(9)將步驟(8)中的最終序列比對結(jié)果使用RMscore打分過程進行打分，得到最大的RMscore分數(shù)和相對應的旋轉(zhuǎn)矩陣R₅，根據(jù)的方式作用到被比對RNA原始結(jié)構(gòu)上后,與比對RNA形成疊加好的結(jié)構(gòu)A6；所述是被比對的RNA空間坐標；

(10)步驟(8)中得到的最終序列比對結(jié)果以及步驟(9)中得到的最大的RMscore分數(shù)和疊加好的結(jié)構(gòu)A6即為最終的比對結(jié)果。