[发明专利]一种基于分治法的mRNA序列优化的方法与装置

权利要求书

1.一种基于分治法的mRNA序列优化的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:获取一段待优化的mRNA序列，截取蛋白质编码区，并且获取mRNA序列来源物种的相同蛋白质对应的密码子的使用频率；

S2:将mRNA序列连续均分若干次，最终均分得到仅含有1个密码子的序列片段；

S3:将表达为相同蛋白质的密码子统一替换成S1步骤中使用频率最高的密码子；

S4:逆向操作均分过程，从2个密码子开始进行合并直至合并形成与待优化的mRNA序列相同的长度，每次合并均检查是否有发夹结构生成以及是否具有影响蛋白表达的因素，若没有发夹结构和影响蛋白表达的因素则进入下一次合并，否则则将发夹结构处或者影响蛋白表达的因素处的密码子替换成与替换前的密码子相比使用频率更小的密码子；

S5:以S4步骤确定的mRNA序列作为优化后的mRNA序列。

2.根据权利要求1所述的基于分治法的mRNA序列优化的方法，其特征在于，S4步骤中每次合并检查时还检查GC含量，若GC含量不处于百分之三十和七十之间时，则将其中的至少一个密码子替换成与替换前的密码子相比使用频率更小的密码子，直至GC含量处于百分之三十和七十之间。

3.根据权利要求1或2所述的基于分治法的mRNA序列优化的方法，其特征在于，所述影响蛋白表达的因素包括：特定限制酶识别位点、Chi-site延伸重组热点、SD核糖体结合位点序列、CpG含量、TATA box、串联稀有密码子、起始密码子与终止密码子环境、核糖核酸酶E、真核表达中的PolyA结构和隐蔽剪切位点。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于分治法的mRNA序列优化的方法，其特征在于，还包括S6步骤，计算优化后的mRNA序列的密码子适应指数。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于分治法的mRNA序列优化的方法，其特征在于，S4步骤中当密码子合并达到设定的阈值长度才开始检查是否有发夹结构生成以及是否具有影响蛋白表达的因素。

6.一种基于分治法的mRNA序列优化的装置，其特征在于，包括：

数据获取模块:用于获取一段待优化的mRNA序列，截取蛋白质编码区；

密码子频率确定模块：用于获取mRNA序列来源物种的相同蛋白质对应的密码子的使用频率；

序列均分模块:用于将mRNA序列连续均分若干次，最终均分得到仅含有1个密码子的序列片段；

密码子替换模块:将表达为相同蛋白质的密码子统一替换成密码子频率确定模块中使用频率最高的密码子；

密码子合并模块:用于逆向操作均分过程，从2个密码子开始进行合并直至合并形成与待优化的mRNA序列相同的长度，每次合并均检查是否有发夹结构生成以及是否具有影响蛋白表达的因素，若没有发夹结构和影响蛋白表达的因素则进入下一次合并，否则则将发夹结构处或者影响蛋白表达的因素处的密码子替换成与替换前的密码子相比使用频率更小的密码子；

结果输出模块:用于以密码子合并模块确定的mRNA序列作为优化后的mRNA序列。

7.根据权利要求6所述的基于分治法的mRNA序列优化的装置，其特征在于，密码子合并模块中每次合并检查时还检查GC含量，若GC含量不处于百分之三十和七十之间时，则将其中的至少一个密码子替换成与替换前的密码子相比使用频率更小的密码子，直至GC含量处于百分之三十和七十之间。

8.根据权利要求6或7所述的基于分治法的mRNA序列优化的装置，其特征在于，所述影响蛋白表达的因素包括：特定限制酶识别位点、Chi-site延伸重组热点、SD核糖体结合位点序列、CpG含量、TATA box、串联稀有密码子、起始密码子与终止密码子环境、核糖核酸酶E、真核表达中的PolyA结构和隐蔽剪切位点。

9.根据权利要求6-8任一项所述的基于分治法的mRNA序列优化的装置，其特征在于，还包括密码子适应指数计算模块，所述密码子适应指数计算模块用于计算优化后的mRNA序列的密码子适应指数。

10.根据权利要求6-9任一项所述的基于分治法的mRNA序列优化的装置，其特征在于，密码子合并模块中当密码子合并达到设定的阈值长度才开始检查是否有发夹结构生成以及是否具有影响蛋白表达的因素。