HClO致DNA碱基dG氧化损伤的密度泛函研究

HClO与碱基dG的反应是致DNA突变的重要原因之一,应用密度泛函理论研究HClO致DNA碱基dG氧化损伤的的反应机理,在DFT(BLYP/GGA)水平上将反应过程中主要反应物、产物的几何构型全优化,确认中间体和过渡态,计算了反应路径的能量。尤其详细分析致癌氧化物1-oxo-dG→dS的转变过程,找到了转变机制。     

As~(3+)与DNA4种碱基相互作用的理论研究

砷在进入生物体后,可通过对基因损伤和基因表达等多方面的影响而发挥其毒性。本文运用量子化学计算,研究了As3+与DNA4种碱基的配位作用。从理论上确立了As3+与4种碱基的配合特征和各种配合物的相对稳定性以及As3+对4种碱基配合的选择性。当As3+与碱基结合时,最多能与3个碱基配体形成稳定构型,我们共得到17个稳定的三配体配合物。其中,As3+与O和N所形成配位键As-O和As-N的键长范围分别为(1.76~1.85)?和(1.88~2.01)?。As3+与4种不同碱基作用时,倾向与鸟嘌呤发生配位反应,且易于结合位点羰基O处发生反应。     

一种新型DNA自组装磁珠光电检测系统及其在DNA计算机研制中的应用

文中提出了一种基于硅芯片集成自组装磁珠颗粒的新型DNA光电检测系统,该系统利用普通照射光源及光电二极管进行光电信号转换,通过比较DNA杂交反应前后的光电流值,来识别DNA杂交信号.该系统是一种首次将磁珠和光电二极管相结合的新型DNA杂交检测系统,具有成本低廉、快速检测及高精度的特点.这种检测方法不需要信号增强步骤,就能够有效区分DNA单碱基错配及完全杂交的情况;由于采用了磁珠颗粒,易于在DNA计算中删除问题的非解.文中给出了求解图的最小顶点覆盖问题DNA计算模型实例,该实例证实了文中所提出的检测系统较传统检测系统具有明显的优势,有利于实现DNA计算机检测系统中解的自动化检测.     

HBV和HCV变异比例分析软件设计

研究了应用DNA测序峰形图定量和精细研究碱基变异分析的方法,根据碱基变异峰形图的面积比值,得出变异比例大小.采用相关Windows API函数获取碱基变异点处的DNA峰形图,对其进行清理多余线条及修补线条等处理,计算出不同峰形图的面积比值,并给出了软件的关键设计.回收实验结果以及临床数据表明,该软件采用的设计思想正确,检测准确度高,有良好的应用前景.     

DNA自组装的可满足性问题模型

DNA自组装技术在DNA计算和纳米技术领域都发挥着极其重要的作用,许多小规模NP完全问题都可以通过自组装模型得以解决.文中以可满足问题为模型,通过构造范式中变量的特殊补链,使其与初始数据库中初始DNA链发生杂交反应,形成发夹结构,利用形成发夹结构的DNA链与没形成发夹结构的DNA链长度不同的特点,通过凝胶电泳将这些带发夹的DNA链提取出来;然后加入与这些特殊补链完全互补的DNA链,在一定温度下,通过碱基互补配对原则,发夹结构又将被重新打开.该模型充分利用了DNA分子间的自组装能力,在计算过程中只需要用到凝胶电泳操作,在一定程度上大大减少了因生物操作过多而引起的各种实验误差.     

DNA一级序列不同编码方法和相似度比较

为了DNA一级序列的相似度计算,本文比较了三种编码方案:单一碱基在DNA序列中的相对位置、二联码即相邻二碱基在序列中的相对位置、编序单一碱基在DNA序列中的相对位置和二联码在序列中的编序相对位置,在此基础上,运用分子连接性指数计算得到序列的不变量,进而,由塔尼莫特法计算得到物种间的相似度。由单一碱基在DNA序列中的相对位置法比较相似度,对于本研究中10个物种,得到了与生物进化树非常相一致的结果。     

DNA序列的二阶隐马尔科夫模型分类

隐马尔可夫模型是对DNA序列建模的一种简单且有效的模型, 实际应用中通常采用一阶隐马尔可夫模型. 然而, 由于其一阶无后效性的特点, 一阶隐马尔科夫模型无法表示非相邻碱基间的依赖关系, 从而导致序列中一些有用统计特征的丢失. 本文在分析DNA序列特有的生物学构造的基础上, 提出一种用于DNA序列分类的二阶隐马尔可夫模型, 该模型继承了一阶隐马尔可夫模型的优点, 充分表达了蕴涵在DNA序列中的生物学统计特征, 使得新模型具有明确的生物学意义. 基于新模型, 提出一种DNA序列的贝叶斯分类新方法, 并在实际DNA序列上进行了实验验证. 实验结果表明, 由于二阶隐马尔可夫模型充分反映了DNA序列碱基间的结构信息, 新方法有效地提高了序列的分类精度.     

基于DNA计算的RNA数字编码

随着DNA计算机的发展,用RNA代替DNA来进行大规模的计算已成为很有价值的研究课题。对RNA的4种碱基(A,C,G,U)进行二进制编码,共有24种可能的编码方式,其中有8种满足碱基和数字互补的原则,它们是拓扑等价的。按碱基分子量大小进行编码,可以解释RNA的稳定性较DNA的小。还研究了RNA二进制编码的代数结构。     

几种大黄蒽醌类化合物光敏性的量子化学计算

采用密度泛函方法,研究了大黄中几种蒽醌类化合物与氧分子以及DNA和RNA碱基之间的光敏反应。所有的激发态计算包括垂直激发能采用的都是含时密度泛函方法(TD.DFT)。计算结果表明:有氧条件下,大黄蒽醌类化合物在真空和溶剂中都能产生单重态氧~1O_2,而只有在水溶液中才能产生超氧负离子自由基O_2~(*-)无氧条件下,在水和乙醚溶剂中,大黄蒽醌类化合物可以损害DNA和RNA。     

基于隐马尔科夫模型的DNA序列分类方法

DNA序列分类是生物信息学的一项基础任务,目的是根据结构或功能的相似性预测DNA序列所属的类别。为进行有效分类,如何将序列映射到特征向量空间并最大程度地保留序列中蕴含的碱基间顺序关系是一项困难的任务。为克服现有方法容易导致因DNA序列碱基残缺而影响分类精度等问题,提出一种新的DNA序列特征表示方法。新方法首先为每条序列训练一个隐马尔科夫模型（HMM）,然后将DNA序列投影到由HMM状态转移概率矩阵的特征向量构成的向量空间中。基于这种新的特征表示法,构造了一种 K-NN分类器对DNA序列进行分类。实验结果表明,新型特征表示方法可以较为完整地保留 DNA 序列中不同碱基间的关系,充分反映序列的结构信息,从而有效提高了序列的分类精度。