关于RNA二级结构计数问题的研究

项目名称：关于RNA二级结构计数问题的研究

项目负责人：杨红

一、本项目的研究目的

DNA、RNA和蛋白质是三种重要的生物大分子，是生命现象的分子基础。DNA的遗传消息决定了生命的主要性状，而mRNA在信息传递中起很重要的作用，其他两大类RNA：rRNA和tRNA，同样在蛋白质的生物合成中发挥着不可替代的重要功能。因此，深入对RNA结构的研究，进而了解RNA的功能有着极其重要的意义。

RNA二级结构是通过分子中的碱基之间配对形成的，碱基之间配对有三种类型：G-C、A-U和G-U，它们之间分别有三个、二个和一个氢键，碱基之间的连续配对形成螺旋区，对RNA二级结构起着稳定作用，从而降低整体结构自由能，而RNA分子中没有配对的部分形成环状结构，如发卡环、内部环、凸包环和多分支环等，不利于结构的稳定，提高了结构的自由能，RNA二级结构的形成就是在这种矛盾之间的一种平衡， 对于RNA的高级结构传统分析是生物化学和生物物理学方法。这不仅费时，且只能用于小分子RNA的研究（如tRNA，只含有七八十个核苷酸），对大分子RNA（如rRNA，含几百几千个核苷酸）就相当困难。由于多数RNA含碱基达以上，目前依靠实验手段很难给出它们的二级结构。借助计算机来预测RNA的高级结构是一种很经济的手段。但是，由于实验条件的限制，绝大多数的RNA分子的二级结构还不能用实验的方法来测定。因此用理论方法预测RNA二级结构就显得尤为重要了。

二、本项目的研究内容

RNA是由四种普通的核苷酸（腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C和尿嘧啶U）组成。单链的RNA分子通过自身回折，使链中分子中的一部分核苷酸可与其它部分核苷酸互补配对，即RNA的二级结构。RNA二级结构结构复杂,由堆积,端环,发夹环,凸包环,多分支环,尾巴等等多种基本结构组成。本项目主要研究：

1、RNA二级结构主要是由一些环和茎组成的。在此基础上，以端环中自由计数为参数，利用组合技巧解决一些RNA二级结构的计数。

2、借助编程算法给出一些RNA二级结构的近似值。

3、将发生函数方法应用到RNA二级结构计数中,并且结合多项式等式方法得到一些封闭表达。

三、本项目的研究方法

1、将组合数学中一种重要的工具一发生函数方法应用到了RNA二级结构计数中,并且结合多项式等式方法得出封闭表达式。

2、借助计算机编程给出一些RNA二级结构的近似值。

四、本项目的研究计划

通过充分的准备，并和项目组成员的讨论研究，课题的具体安排如下：

2014年3月—2014年5月通过收集资料，完成课题的开题工作。

2014年6月—2015年3月查阅中外最新科研论文，完成资料的收集整理。

2015年4月—2016年9月完成关于RNA二级结构计数的论文。

2016年10月—2017年3月材料整理，课题完成。