[发明专利]一种RNA结构比对方法

说明书

本发明公开了一种RNA比对方法。该方法包括获得RNA初始比对结果；根据RMscore进行打分；计算比对上的核苷酸的空间距离，直到小于的核苷酸对不再变化为止；获取收敛矩阵，直到获得稳定的RNA三级结构比对结果。本发明的RNA结构比对方法能获得叠加好的结构和序列比对结果。该方法RMalign不依赖于RNA长度，通过引入RMscore，相比于现有技术的方法使得RNA比对更加的精确；本发明将描述RNA之间的相似性统一到(0,1)这个区间中，减少了描述RNA相似性分数的方差。

技术领域

本发明属于结构比对领域，具体的，涉及到一种RNA结构比对程序。

背景技术

为了揭示RNA之间结构与功能的关系，就需比较RNA结构之间的相似，还得有一个量来描述这些RNA结构上的相似性。在目前的RNA采用的各种不同的方法来比对RNA的结构。第一种方法是将RNA看成一个是归一化的向量，然后再叠合这些向量。第二种方法是将RNA看成是三维空间中的一条曲线，结合RNA的序列信息变成一个四位的空间，然后使用测地线距离来描述RNA结构的相似性。第三种方法是将三维的RNA结构离散成一维的结构。然后使用传统的序列比对的方法来比对这些结构上的相似性。但是这些RNA结构比对的存在着如下问题：缺乏一个归一化的且不依赖RNA长度的分数来描述RNA结构间的相似度；缺乏一个方便使用的方法来比对RNA结构。

在蛋白质领域，已经存在着一个这样的一个比对方法TMalign，由于蛋白质和RNA在物化上存在着差异，完全使用蛋白质领域中的方法会得到一个错误的比对结果。因此我们针对现有技术的缺陷，基于TMalign，开发了一个RNA结构比对的方法RMalign。相对于TMalign，我们更新由于表示蛋白质和RNA物化上差异的参数。从而得到了一个描述RNA结构之间相似性的特异性分数RMscore，基于RMscore，我们得到用一个专门比对RNA结构的方法RMalign。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种RNA结构比对的方法RMalign，RMalign依靠RMscore分数来描述RNA结构之间的相似度。其目的在于解决当前RNA结构比对方法中依赖RNA长度的分数来描述RNA结构间的相似度问题。

本发明提供了一种RNA结构比对方法，包括以下步骤：

(1)将比对RNA和被比对RNA进行序列比对，得到初始序列比对结果，使用叠加算法计算所述初始序列比对结果，得到平移向量和旋转矩阵R；

(2)将步骤(1)得到的平移向量和旋转矩阵R根据作用到被比对RNA原始结构上后，与比对RNA进行叠加形成叠加好的结构A1；所述指的是被比对RNA的空间坐标；

(3)将步骤(2)得到的叠加好的结构A1根据公式得到距离矩阵S(i,j)；其中d_ij是比对RNA核苷酸序列的第i个碱基和被比对RNA核苷酸序列的第j个碱基的距离；其中d₀由公式计算得到，L_N指的是比对RNA和被比对RNA片段的平均核苷酸个数，A、B、C、D、E和F是任意正数；

(4)将步骤(3)得到的距离矩阵作为打分矩阵，并将比对RNA和被比对RNA进行序列比对，得到第一序列比对结果；

(5)将步骤(4)中得到的第一序列比对结果使用RMscore打分过程进行打分，得到最大的RMscore分数以及对应的旋转矩阵R₁；所述RMscore打分过程包括以下步骤：

(S1)选取步骤(4)中所述第一序列比对结果中比对上的核苷酸对片段，所述片段至少含有3对连续的比对上的核苷酸对，将所述片段的核苷酸对质心均移动到原点，将叠加算法运用到质心移动到原点的片段上，得到旋转矩阵R₂；

(S2)根据的方式作用到被比对RNA原始结构上后，与比对RNA形成叠加好的结构A2；所述是被比对的RNA空间坐标；