[发明专利]一种定量分析RNA结构稳健性的进化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机程序，更具体地，是一种定量分析RNA结构稳健性的进化的方法。

背景技术

生物稳健性是生物系统中一种最基本且普遍存在的现象。它被理解为在各种干扰面前，仍能保持稳定功能的一种能力。根据干扰性质的不同(可遗传与否)，稳健性分为遗传稳健性和环境稳健性。遗传稳健性是指在遗传突变干扰面前，表型的不敏感性；而环境稳健性是指在外部环境因素的干扰面前，表型的不敏感性。一直以来，生物学家都非常关注生物稳健性的研究，从Fisher的显性研究到Waddington的发育稳态研究。研究表明，在生物系统的各个水平上，都存在稳健性，包括基因表达、蛋白质折叠、代谢流量、身体自理调节、发育，甚至组织适应性。正确理解生物系统中稳健性的起源和进化将有助于我们对生物进化的理解。

RNA二级结构是研究生物稳健性的一个很好的平台。事实上，已经有很多研究者研究了RNA病毒、类病毒和microRNA中的稳健性。尽管有很多的研究关注于稳健性的进化机制，但迄今为止，稳健性的起源及其进化仍然不是很清楚。造成这一现状的原因，主要归因于在生物系统中很难给出稳健性进化的定量分析方法。

发明内容

本发明旨在提供一种能简单、方便、快捷地度量RNA结构稳健性的进化的定量化分析方法，解决稳健性进化评估难、定量难的问题，达到分析生物稳健性的起源及其进化的目的，由此而提高对生物进化的理解。

为了达到上述目的，本发明以RNA二级结构为研究平台，在计算机系统中提供了一种定量分析RNA结构稳健性的进化的方法，该方法包括检查从计算机终端输入的RNA序列的合法性、产生对照序列、计算RNA结构稳健性，定量分析RNA结构稳健性的进化的步骤。

在一种定量分析RNA结构稳健性的进化的方法中，对照序列的产生是在选定置乱方法的基础上，沿着输入的RNA序列(长度为l)的海明距离，采用蒙特卡洛方法随机采样N条序列，共产生l×N条随机序列。本发明共实现了五种产生对照序列的置乱方法，具体描述如下：

●完全随机：产生与输入序列具有相同长度的随机序列；

●单碱基置乱：随机置换序列中碱基的位置；

●双碱基置乱：根据Erikson-Altschul算法，得到双碱基置乱序列。

●基于零阶马尔科夫模型的置乱：计算序列中单碱基频率P(b)。根据该频率在每个位点随机采样不同的碱基直到达到输入序列的长度为止；

●基于一阶马尔科夫模型的置乱：计算序列中给定碱基b碱基a出现的条件概率P(a|b)。随机选择第一个位点的碱基x₁，根据条件概率P(x_i+1|x_i)选择下一位点的碱基x_i+1，直到达到输入序列的长度为止；

在一种定量分析RNA结构稳健性的进化的方法中，采用中性值作为RNA结构稳健性的定量分析指标，中性值的定义为

γ=13×lΣi=13×ll-dil---(1)]]>