پیشگویی برهم کنش دو مولکول rna مبتنی بر روش های اکتشافی

برهم کنش دو مولکول rna در بسیاری از فرآیندهای زیستی مانند تنظیم بیان ژن، کنترل رشد و نمو سلولی نقش دارد. در این فرآیند، یک مولکول rna با ایجاد برهم کنش های پایدار با rna دیگر از ترجمه ی آن جلوگیری می کند. به همین دلیل الگوریتم-هایی جهت پیشگویی برهم کنش دو مولکول rna ایجاد شده اند. یکی از چالش های اکثر این الگوریتم ها، زمان محاسباتی بالای آنها است. در این پایان نامه سه الگوریتم جدید به نام های tirna، grnas و pirna جهت پیشگویی دقیق و سریع ساختار دوم حاصل از برهم کنش دو مولکول rna بر اساس حداقل انرژی آزاد ارائه می کنیم. این الگوریتم ها به ترتیب برپایه ی روش اکتشافی، ژنتیک و موازی اکتشافی هستند. اولین الگوریتم، tirna، شامل دو مرحله ی اصلی زیر است: ساختار دوم هر rna محاسبه می شود. در این مرحله یک ماتریس نقطه ای نشان دهنده ی تمام جفت بازهای ممکن، برای هر rna ایجاد می گردد. سپس اِستم ها از ماتریس استخراج و تعدادی از آنها جهت تشکیل ساختار دوم rna انتخاب می-گردند. برهم کنش بهینه بین دو ساختار دوم rna ایجاد می گردد. در این جا یک ماتریس نقطه ای نشان دهنده ی مکان های برهم کنش ممکن بین دو ساختار rna تشکیل می شود و تعدادی از این مکان ها جهت محاسبه ی ساختار برهم کنش بین دو rna انتخاب می گردند. در نسخه ی موازی این الگوریتم یعنی pirna از یک سیستم چندهسته ای برای اجرا استفاده می شود. در این الگوریتم هر یک از ماتریس های نقطه ای مذکور به طور موازی ایجاد شده، و اِستم ها یا مکانهای برهم کنش نیز به طور موازی از هریک استخراج می گردند. روش ژنتیک، grnas، تنها از یک ماتریس نقطه ای نشان دهنده ی تمام جفت بازهای ممکن در هر rna و بین دو rna استفاده می کند. در این الگوریتم جمعیتی از اِستم ها در هر rna و مکان های برهم کنش بین دو rna برای جستجوی ساختار دوم بین دو rna به کار برده می شود. تابع برازندگی بر اساس حداقل انرژی آزاد تعیین می گردد. هم چنین عملیات ترکیب و جهش طراحی می شوند. الگوریتم های پیشنهادی روی تعدادی از جفت rna های استاندارد مانند copa-copt، r1inv-r2inv، tar-tar*، dis-dis و incrna54-repz اجرا شده اند. نتایج، دقت بالا و زمان محاسباتی کم روش های پیشنهادی را در مقایسه با سایر روش-های مشابه نشان می دهند. میزان دقت tirna و grnas به ترتیب 93.64% و 93.94% است. بعلاوه پیچیدگی زمان و فضای الگوریتم tirna به ترتیب 0(k^2 log?k) و 0(k^2) هستند که k مجموع طول دو rna را نشان می دهد.