[發明專利]一種RNA結構比對方法

在審

• 申請號: 201810039783.2
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108334748A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（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

本發明公開了一種RNA比對方法。該方法包括獲得RNA初始比對結果；根據RMscore進行打分；計算比對上的核苷酸的空間距離，直到小于的核苷酸對不再變化為止；獲取收斂矩陣，直到獲得穩定的RNA三級結構比對結果。本發明的RNA結構比對方法能獲得疊加好的結構和序列比對結果。該方法RMalign不依賴于RNA長度，通過引入RMscore，相比于現有技術的方法使得RNA比對更加的精確；本發明將描述RNA之間的相似性統一到(0,1)這個區間中，減少了描述RNA相似性分數的方差。

技術領域

本發明屬于結構比對領域，具體的，涉及到一種RNA結構比對程序。

背景技術

為了揭示RNA之間結構與功能的關系，就需比較RNA結構之間的相似，還得有一個量來描述這些RNA結構上的相似性。在目前的RNA采用的各種不同的方法來比對RNA的結構。第一種方法是將RNA看成一個是歸一化的向量，然后再疊合這些向量。第二種方法是將RNA看成是三維空間中的一條曲線，結合RNA的序列信息變成一個四位的空間，然后使用測地線距離來描述RNA結構的相似性。第三種方法是將三維的RNA結構離散成一維的結構。然后使用傳統的序列比對的方法來比對這些結構上的相似性。但是這些RNA結構比對的存在著如下問題：缺乏一個歸一化的且不依賴RNA長度的分數來描述RNA結構間的相似度；缺乏一個方便使用的方法來比對RNA結構。

在蛋白質領域，已經存在著一個這樣的一個比對方法TMalign，由于蛋白質和RNA在物化上存在著差異，完全使用蛋白質領域中的方法會得到一個錯誤的比對結果。因此我們針對現有技術的缺陷，基于TMalign，開發了一個RNA結構比對的方法RMalign。相對于TMalign，我們更新由于表示蛋白質和RNA物化上差異的參數。從而得到了一個描述RNA結構之間相似性的特異性分數RMscore，基于RMscore，我們得到用一個專門比對RNA結構的方法RMalign。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種RNA結構比對的方法RMalign，RMalign依靠RMscore分數來描述RNA結構之間的相似度。其目的在于解決當前RNA結構比對方法中依賴RNA長度的分數來描述RNA結構間的相似度問題。

本發明提供了一種RNA結構比對方法，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果，使用疊加算法計算所述初始序列比對結果，得到平移向量和旋轉矩陣R；

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

(3)將步驟(2)得到的疊加好的結構A1根據公式得到距離矩陣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，A、B、C、D、E和F是任意正數；

(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果；

(5)將步驟(4)中得到的第一序列比對結果使用RMscore打分過程進行打分，得到最大的RMscore分數以及對應的旋轉矩陣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果中比對上的核苷酸對片段，所述片段至少含有3對連續的比對上的核苷酸對，將所述片段的核苷酸對質心均移動到原點，將疊加算法運用到質心移動到原點的片段上，得到旋轉矩陣R₂；

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