生物序列的谱型图表示及其应用

【摘要】随着基因组学和蛋白组学的出现，生物序列的图形表示发展到定量的数值特征，目前已经成为生物信息学的一个重要研究课题。论文给出DNA和蛋白质序列的可视化谱型图表示、数学描述模型，并在相似性分析和进化树的构造等方面进行了研究。(1)依据核苷酸的分类，给出了一种DNA序列的谱型图表示，能反映核苷酸序列的功能和结构信息。然后计算谱型图振幅的频率作为描述子，并给出计算描述子的理论值的数学表达式，运用这些描述子对DNA序列进行相似性比较。11个物种的β-球蛋白基因全编码序列和24个冠状病毒基因组的相似性分析结果展示了方法的有效性。(2)根据氨基酸的亲疏水性模式，提出了一种蛋白质的谱型图表示。并提取振幅的频率作为描述子应用于20个物种的线粒体蛋白质组序列，分析序列的差异性并构建进化树，结果与已知的进化信息一致。该方法适用于长的蛋白质序列，而且运算复杂度较低。此外9个物种的13个蛋白质序列的振幅频率的值以及相关系数矩阵也被获得来比较物种的相似性。(3)基于蛋白质序列的谱型图表示，提取序列特征向量，结合20种氨基酸在序列中的组分构成新的特征向量，由此每条蛋白质序列可以由一个特征向量表示。运用支持向量机作为工具，对三个凋亡蛋白质序列数据集进行分类预测，结果显示该算法具有较高的准确率。本文利用序列的谱型图表示给出生物序列的一种信息描述方法，提出的模型涉及了核苷酸和氨基酸的几种重要理化性质，兼顾了生物序列局部特征与整体特征信息的提取。不仅应用于生物序列的相似性分析，还应用于蛋白质的亚细胞定位预测。
【作者】韩建宁；
【导师】姚玉华；
【作者基本信息】浙江理工大学，基础数学，2014，硕士
【关键词】基因组；谱型图表示；相似性分析；进化树；蛋白质亚细胞定位；

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