基于圖形表示的DNA序列分析研究.pdf

1、隨著人類(lèi)基因組計(jì)劃(Human Genome Project，HGP)的順利完成及各種模式生物基因組計(jì)劃的相繼實(shí)施，大量的生物分子數(shù)據(jù)源源不斷地產(chǎn)生。對(duì)這些數(shù)據(jù)的保存、處理、分析和研究推動(dòng)了分子生物學(xué)、數(shù)學(xué)及計(jì)算機(jī)科學(xué)的結(jié)合，由此發(fā)展起來(lái)的生物信息學(xué)正逐漸成為當(dāng)今生命科學(xué)和自然科學(xué)的重大前沿領(lǐng)域之一，同時(shí)也將是21世紀(jì)自然科學(xué)的核心領(lǐng)域之一。生物信息學(xué)的研究重點(diǎn)主要體現(xiàn)在基因組學(xué)(Genomics)和蛋白學(xué)(Proteomics)兩方面

2、，具體說(shuō)就是從核酸或蛋白質(zhì)序列出發(fā)，分析序列中所表達(dá)的結(jié)構(gòu)和功能的生物信息。其研究?jī)?nèi)容非常豐富，如：序列比較、基因識(shí)別、分子進(jìn)化和比較基因組學(xué)、RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)等等。 圖形表示是最近發(fā)展起來(lái)的應(yīng)用在DNA序列分析方面的強(qiáng)有力的可視化工具，它能夠揭示蘊(yùn)藏在DNA序列中的結(jié)構(gòu)和功能的生物信息。本文在分析DNA序列的各種2維、3維圖形和高維數(shù)學(xué)描述及其應(yīng)用的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了DNA序列的2D圖形表示，

3、并應(yīng)用它分析了DNA序列間的突變和相似性。主要的研究?jī)?nèi)容如下： (1)通過(guò)定義四類(lèi)堿基分別對(duì)應(yīng)四個(gè)不同的2維向量，提出了DNA序列的H-L圖表示。該圖形表示的優(yōu)點(diǎn)在于可視化DNA序列間的不同模式?；谠搱D形表示，提出了分析DNA序列間突變的方法。 (2)基于H-L圖表示，提出了DNA序列間相似性度量的數(shù)值化方法，并運(yùn)用該方法分析7個(gè)物種的β-球蛋白基因的全編碼序列間的相似性。較之以前其它的度量方式，該方法無(wú)需復(fù)雜的計(jì)算且