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HIV-1和SARS病毒RNA二级结构的研究

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摘要

Abstract

第一章RNA二级结构预测系统的研究综述

1.1 RNA二级结构的理论问题

1.2 RNA二级结构的分析方法

1.3 RNA二级结构预测的有关概念

1.4 RNA二级结构预测的基本原理

1.5 RNA二级结构预测算法的比较

1.5.1Nussinov的碱基最大配对方法

1.5.2 Zuker的极小自由能RNA二级结构预测

1.5.3螺旋区所有可能组合方法

1.5.4基于多序列比较的RNA二级结构预测方法

1.6 RNA二级结构表示

1.7本章小结

第二章HIV-1病毒RNA二级结构的计算机预测

2.1概述

2.2研究目的

2.3研究对象

2.3.1 HIV基因组的结构

2.3.2 HIV-1基因组序列的来源

2.4分析平台与工具

2.5研究方法与过程

2.5.1多序列比对

2.5.2 RNA二级结构的预测方法

2.5.3HIV-1的RNA二级结构预测过程

2.6研究结果

2.6.1多序列比对结果

2.6.2 RRE片段的二级结构预测结果

2.6.3HIV-1的RNA二级结构预测结果

2.7分析与讨论

2.7.1基于单序列输入的软件准确度讨论

2.7.2基于RRE多序列比对输入的软件预测准确度讨论

2.7.3基于单序列与多序列比对输入的预测方法的综合评价

2.8本章小结

第三章SARS病毒RNA二级结构的计算机预测

3.1研究背景

3.2研究对象

3.3研究目的

3.4研究工具

3.5研究方法与过程

3.5.1 BJ01和TOR02的序列比对分析

3.5.2 SARS-Cov全基因组序列分析

3.6研究结果

3.6.1使用RNAstructure软件预测的结果

3.6.2使用RNAdraw软件预测的结果

3.7分析与讨论

3.7.1 RNAstructure和RNAdraw预测RNA二级结构的比较分析

3.7.2 RNAstructure和RNAdraw计算预测结构的能量的比较分析

3.7.3 BJ01与TOR02预测结果的比较分析

3.7.4无意突变和有意突变对二级结构预测结果的影响

3.8本章小结

第四章使用MFOLD-3.1.2预测RNA二级结构

4.1引言

4.2软件简介

4.3运行平台及软件安装

4.3.1运行平台

4.3.2软件安装

4.4算法及能量参数

4.4.1软件算法

4.4.2基本算法的实现

4.4.3软件使用的能量参数

4.5参数设置与讨论

4.6软件性能与讨论

4.6.1讨论运算的序列长度与运算时间的关系

4.6.2讨论序列长度与RAM消耗的关系

4.7出现的问题和讨论

4.7.1安装中出现的问题与讨论

4.7.2运行中出现的问题与讨论

4.7.3 mfold-3.1.2中的不足和局限

4.8 MFOLD-3.1.2预测SARS-Cov的RNA二级结构

4.9 MFOLD-3.1.2与RNASTRUCTURE3.71预测结果的比较分析

4.9.1预测的最优RNA二级结构图的对比

4.9.2计算的最低能量值的比较分析

4.10本章小结

第五章推测反义作用的靶位

5.1引言

5.2反义技术概述

5.2.1反义RNA的调控方式

5.2.2人工设计的策略

5.2.3反义分子的人工合成方法

5.2.4反义技术的优点及存在的问题

5.3推测反义作用的靶位

5.3.1筛选反义作用靶位的策略

5.3.2筛选HIV-1基因组中的可能存在的反义作用靶位

5.3.3筛选SARS-Cov基因组中的可能存在的反义作用靶位

5.4分析与讨论

5.5本章小结

结 论

主要参考文献

致 谢

附录Ⅰ

附录Ⅱ

附录Ⅲ

附录Ⅳ

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摘要

本文首先对RNA级结构预测系统的研究进行了回顾,主要研究内容有三个方面:首先分别使用基于单序列和多序列比对的计算机预测RNA二级结构的方法,预测二级结构已知的HIV-1基因组中重要的序列片段RRE的RNA二级结构,并给出相关预测软件的性能评价,确定使用基于单序列输入的Windows操作系统下的预测软件-RNAstructure预测HIV-1病毒中的RNA级结构;接着通过对SARS病毒全基因组序列的按照功能区和非功能区分段的方法,并结合使用Windows操作系统下的两个RNA二级结构预测软件-RNAstructure和RNAdraw,预测出SARS病毒的RNA二级结构,而且还通过对Linux操作系统下的RNA二级结构预测软件mfold-3.1.2的详细研究,完善了对SARS病毒基因组中使用Windows操作系统下的两个软件均无法预测的长度在7000nt以上的序列片段(ORF1a和ORF1b)的RNA二级结构预测;最后通过归纳实验设计反义作用片段的策略,并应用反向生物学的原理,筛选出适合人工设计HIV-1病毒的反义片段的作用靶位20个,根据已有的实验验证结果显示,其中有7个已经证实为有效靶位;筛选出适合人工设计SARS病毒反义片段作用的靶位13个.本研究整合计算机强大的运算能力、RNA级结构的预测系统、病毒的全基因组数据、反义作用的实验设计这四大方面的内容,探寻一种能够有效解决药物设计中靶位有效选择这一难题的新方法.本研究的理论成果正在进一步的实验验证中,一旦验证有效,则会对整个药物研发领域产生重大影响.

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