中文摘要：

蛋白质与RNA的相互作用发挥着许多关键的生物学功能。蛋白质结构决定蛋白质功能，而蛋白质的局部结构往往是它与RNA发生绑定相互作用的区域，从而研究蛋白质与RNA相互作用局部结构将具有重要意义。本项目计划建立蛋白质与RNA相互作用局部结构的生物信息学模型与方法，对蛋白质绑定RNA的局部结构及其功能进行系统的研究。具体包括利用计算方法探测蛋白质结构中结合RNA的局部区域；给出比较和分类RNA绑定局部结构的数学模型和方法；基于RNA绑定局部结构特征预测蛋白质与RNA的相互作用，并推断重要信号通路中蛋白质-RNA的相互作用，进一步研究蛋白质与RNA相互作用的局部结构及其功能。项目计划采用优化计算模型和方法对蛋白质-RNA绑定局部结构进行细致地研究，解析蛋白质与RNA相互作用的局部结构模体特征，预测蛋白质与RNA相互作用及其作用位点，促进生命科学与应用数学等学科的交叉，提供模型与应用软件及数据库。

结论摘要：

蛋白质与RNA 的相互作用在众多基本生物学过程中发挥着关键的功能。蛋白质结构决定其功能，本项目旨在建立研究蛋白质与RNA相互作用局部结构与功能的生物信息学方法。项目首先主要研究了已有蛋白质与RNA复合体三维晶体结构中，两者相互作用位置处口袋状局部区域的结构特征。通过结构比对方法，建立了蛋白质绑定RNA局部结构之间的相似性网络模型。利用相似性网络的社团模块，通过网络分解，聚类得到几种主要的蛋白质与RNA相互作用局部结构功能模体的特征；其次，项目通过编码蛋白质与RNA的序列信息特征，用向量分别表示出蛋白质与RNA，建立了利用序列信息预测蛋白质与RNA相互作用的生物信息学方法，并提供软件，该方法特别是对于预测长链的非编码RNA与蛋白质之间的相互作用特别有效。通过与其他课题组合作，已经验证了在线虫中的部分预测结果。而且，项目定义了蛋白质与RNA绑定局部结构之间的氨基酸与核苷酸残基之间的相互作用倾向性特征，给出了准确预测蛋白质与RNA相互作用位点的生物信息学框架和具体模型；项目还研究了蛋白质与RNA相互作用在基因调控网络中的重要作用，主要针对TF与miRNA共同调控的基因调控构建模型等进行了研究，建立了流感病毒感染过程中，活化的转录调控和转录后调控网络。同时，项目还研究了复杂疾病生物网络标记物、疾病早期危险信号探测等生物信息学模型与方法。项目所取得的研究成果，部分解析了蛋白质与RNA相互作用的局部结构的特征和机理；提供了预测蛋白质与RNA相互作用以及预测蛋白质与RNA相互作用位点的生物信息学模型与软件；建立了蛋白质TF与miRNA共同作用的基因调控模型与方法；同时，项目提供了一些复杂疾病的早期预测和标记物探测的模型和方法。