全基因組中網(wǎng)絡缺失基因和微型轉座子的發(fā)現(xiàn)及研究.pdf

1、山東大學博士學位論文全基因組中網(wǎng)絡缺失基因和微型轉座子的發(fā)現(xiàn)及研究姓名：陳勇申請學位級別：博士專業(yè)：運籌學與控制論指導教師：李國君20081020山東大學博士學位論文信息融合和基因排序方法，在整個基因組水平下發(fā)現(xiàn)缺失基因。為了進一步提高方法的精度和效率，我們又利用了r e g u l o n 信息：首先我們給出了一個尋找m o t i f 的有效算法，并利用該算法計算了目標基因組中的所有可能的r e g u l o n ，然后將該信息運

2、用到基因組參考圖中。實驗結果表明，該方法非常有效，不但在目標網(wǎng)絡中發(fā)現(xiàn)了大量的相關缺失基因，進一步揭示了基因網(wǎng)絡的結構和功能特性，極大地提高了現(xiàn)有基因網(wǎng)絡的精度，而且具有極強的魯棒性。對于發(fā)現(xiàn)微型轉座子問題，我們首次給出了一個在基因組范圍內尋找和分析微型轉座子的算法， 并且實現(xiàn)了網(wǎng)絡在線服務( M U S T 系統(tǒng))h t t p ：／／c s b l l ．b m b ．u g a ．e d u ／f f z h o u ／M U S

3、 T ／。在許多原核生物基因組的應用試驗中，我們的系統(tǒng)首次發(fā)現(xiàn)了大量的具有近期活性的微型轉座子，并且該系統(tǒng)還首次發(fā)現(xiàn)了微型轉座子與o p e r o n 、微型轉座子與相鄰基因之間存在著影響關系，這些發(fā)現(xiàn)為揭示基因組的動態(tài)變化以及基因功能實現(xiàn)奠定了基礎。第一章緒論，首先給出了本文中用到的牛物學，圖論以及計算復雜性理論的基礎知識介紹。第二章首次給出了一個利用o p e r o n 信息，基因相似性信息以及p h y l o g e n e

4、 t i cp r o f i l e 信息來發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡缺失基因的方法。通過比較基因組大小和進化關系，我們共選擇了1 8 5 個基因組來構造基因組參考圖。該參考圖以所有的基因為頂點，兩個基因之間有邊存在當且僅當它們在同一個o p e r o n 中，或者它們是相似基因。對于目標p a t h w a y ，我們利用其所有的已知基因作為參考基因，再尋找所有到參考基因關系最為緊密的基因來構成候選基因集合，并給出了分層的信息融合和排序的方法來確

5、定最終的基因排序。我們測試了K E G G 數(shù)據(jù)庫中E ．c o l i 的所有1 2 1 個p a t h w a y 。結果顯示如果目標p a t h w a y 中已知基因的個數(shù)大于5 個，該方法的正預測值( P P V )可以達到6 0 ％，并且隨著基因個數(shù)的增加，可以達到9 0 ％，這一預測精度遠遠大于現(xiàn)有的相關算法，而且參數(shù)分析顯示該方法具有高度的魯棒性。同時許多預測的結果已經被近期更新的l ( E G G 數(shù)據(jù)庫的結果證實