《非編碼RNA三級結構理論預測研究》是依託華中科技大學，由肖奕擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：非編碼RNA三級結構理論預測研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖奕
- 依託單位：華中科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
非編碼RNA參與各個層次的生理活動並與多種重大疾病發生密切相關，是近年生物學的一個重大發現。確定RNA原子水平的三維空間結構是認識和理解非編碼RNA多樣性功能的基礎。由於非編碼RNA分子易於降解，實驗上測定其三維空間結構非常困難，因此發展構建RNA分子三維空間結構的理論方法十分必要。現在已有一些RNA三級結構預測方法，但由於實驗測定的非編碼RNA三級結構的數目非常有限和RNA摺疊機理不十分清楚，這些方法還有很大的局限性，精度還需要提高，特別是還不能預測長非編碼RNA的三級結構。本項目組最近發展了一套預測RNA三維空間結構的方法3dRNA，預測精度高於國際上現有的方法，特別是對較長的RNA。本項目擬在此基礎上，提出新的思路來解決採樣、模板構建和評估函式等關鍵問題，進一步提高3dRNA預測精度，探索長非編碼RNA三級結構的預測，為理解非編碼RNA的結構和功能提供幫助。
結題摘要
非編碼RNA 在生命的許多過程中起著重要作用。非編碼RNA的功能和它們的三維結構RNA緊密相關，因此確定它們的結構對揭示和理解它們的功能十分必要。實驗上確定RNA的三維結構還很困難，發展理論方法預測RNA的三維結構是目前解決上述問題的途徑之一。目前國際上已有幾種常用的預測RNA三維結構的方法，基本上都是採用片段或模組拼裝，包括我們提出的3dRNA。這些方法對拓撲複雜和較長的RNA預測準確性仍然比較低。提高它們預測精度需要解決的關鍵問題，包括二級結構的準確性，與多分枝環匹配的三維模板，殘基間三級相互作用和精確的能量函式。 本項目主要是針對上述前三個問題進行研究，進一步改進和完善我們提出的RNA三維結構預測方法3dRNA。取得的主要成果如下：（1）把直接耦合分析(DCA)方法與3dRNA結合，提出了一種新的策略提高3dRNA的預測精度。這種方法基於同源序列中共進化殘基的信息推測對應的結構中哪些殘基間存在直接相互作用或接觸。我們把這種序列共進化信息作為約束，對3dRNA預測結果進行最佳化，使多分枝環和整體形狀更接近天然態，顯著提高了3dRNA預測的精度，特別是長RNA, 而且這種策略可以提高其它RNA三維結構預測方法的精度。（2）非編碼RNA三級結構預測軟體3dRNA網頁伺服器更新到2.0版，功能有非常大的擴充，並被Current Protocols in Bioinformatics 邀請撰寫介紹和使用文章。3dRNA v2.0版本改進包括採用了新的整體框架，擴展了 3D 模板庫，增加了採樣方法，最佳化方法和打分函式，並且可以選取四種不同類型的預測任務。3dRNA v2.0除了上述資料庫和功能的升級外，對假節的預測也採取了新的策略，把假節中的殘基對當成約束進行最佳化來預測假節的結構，克服了用模板預測的局限性。（3）擴展到RNA-蛋白質複合物結構預測，包括為其構建網頁伺服器3dRPC和把3dRNA與其結合解決沒有實驗單體結構問題。另外我們還發展了一種RNA二級結構預測方法並對金屬離子和配體對RNA結構和摺疊的影響有了進一步的認識。
