山形质心：基于山形轮廓的RNA集合表征

背景：RNA 分子形成热力学系综，但其解释通常需要一个单一的代表性结构。现有的碱基对质心估计器在单个碱基对层面评估一致性，并不直接针对序列上的嵌套深度。 方法：我们提出 Mountain Centroid，其通过最小化期望平方山形轮廓距离来进行估计，并推导了在有无 RNA 配对约束条件下的动态规划算法。我们还将 Mountain Centroid 目标与碱基对质心增益相结合。 结果：在 21,254 条 RNAStrAlign 序列上，Mountain Centroid 的归一化均方山形距离（NMSMD）中位数低于最小自由能（MFE）结构和碱基对质心（{gamma} = 1）结构，而其碱基对 F1 中位数较低。施加 RNA 配对约束后，59.35% 的序列的碱基对 F1 得到提高，3.58% 的序列的该指标降低。在一个具有代表性的权重下，组合目标的碱基对 F1 中位数与 MFE 相近，同时保持了低于 MFE 以及所有测试过的 {gamma}-centroid 设置的 NMSMD 中位数。 结论：Mountain Centroid 用一个能够反映嵌套深度如何沿核苷酸位置变化的二级结构来表征 RNA 结构系综。将山形轮廓准则与单个碱基对准则相结合，可以调节二者的相对贡献。

背景：RNA 分子形成热力学系综，但其解释通常需要一个单一的代表性结构。现有的碱基对质心估计方法是在单个碱基对层面评估一致性，并不直接以序列沿线的嵌套深度为目标。

方法：我们提出了 Mountain Centroid，其通过最小化期望平方 mountain-profile 距离来定义，并推导了在有无 RNA 配对约束条件下的动态规划算法。我们还将 Mountain Centroid 目标与碱基对质心增益相结合。

结果：在 21,254 条 RNAStrAlign 序列上，Mountain Centroid 的归一化均方 mountain 距离（NMSMD）中位数低于最小自由能（MFE）结构和碱基对质心（{gamma} = 1）结构，但其中位数碱基对 F1 较低。施加 RNA 配对约束后，59.35% 的序列的碱基对 F1 得到提高，3.58% 的序列的该指标降低。在一个示例性权重下，组合目标的碱基对 F1 中位数与 MFE 相近，同时保留了低于 MFE 和所有测试过的 {gamma}-centroid 设置的 NMSMD 中位数。

结论：Mountain Centroid 用单一二级结构表示 RNA 结构系综，并反映嵌套深度如何随核苷酸位置而变化。将 mountain-profile 准则与单个碱基对准则相结合，可以调节二者的相对贡献。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.19.745640v1?rss=1

🏷️ RNA二级结构 山形轮廓 质心估计 动态规划 结构系综 RNAStrAlign