基因序列与结构的信息分析及应用算法研究.pdf

算法研究基‘因序列与结构的信息分析及应用湖南大学博士学位论文学校代号:学号:密级:普通
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日期知心,:、勺也三湖南大学学位论文原创·学位论文版权使用授权书日期::山,。年,二月么日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉啊作者签名:导师签名:。
摘要学研究提供了广阔前景,同时也对现有的生物数据处理能力提出了严峻挑战。如化关系服务的。基因表达的产物是蛋白质,蛋白质也是生命活动的执行体,而蛋攵韵低撤⒂治鲂枰9菇ㄖ傅际鳎抑傅际魃煞矫娲嬖诮瞥潭炔随着人类基因组研究的重点向功能基因组转化,“海量”的生物数据为生命科何从浩如烟海的生物序列数据中挖掘出有价值的生物信息,以获取基因、蛋白质结构、功能和进化等理性知识是生物信息学研究的主要目的。因此基因序列与结构的信息分析是生物信息学的一个非常重要的研究课题。基因序列与结构信息的获取是通过序列和结构的比较来实现的,序列或结构比对是序列或结构比较的基础。序列或结构信息最终是为获取基因组功能以及进白质亚细胞定位与蛋白质功能是密切相关的,蛋白质亚细胞定位信息可以为蛋白质功能的研究提供有用线索。在蛋白质亚细胞定位预测研究中,如何获取更完整的序列特征信息是关键。本文将围绕基因序列或结构特征信息分析这一主题,将从以下三个方面进行深入研究:滦托蛄泻徒峁贡榷苑椒ǎ蕴岣叻制缃洗序列的多序列比对准确率;谕夹伪硎镜娜ɑ蜃橄低撤⒂治龇椒ǎ基于复合特征的蛋白质亚细胞定位预测方法。论文的主要研究成果如下:谧钚”嗉嗬氲男蛄斜榷运惴ㄖ校攵远婊讨胁皇撬械过程都需要进行,提出了更有效的非动态规划算法,其复杂度分别为ぁ时间和挖占洌渌羁焖惴ㄊ怯蒔和提出来,其复杂度分别为奔浜蚈空间。攵远嘈蛄斜榷约扑愕母吒丛有裕捎靡恢制矫嫱急硎纠疵枋龆嘈蛄斜对进程,既能考虑到每种可能的比对,也定义了空格插入、每种可选路径上迭代信息值和打分规则,引入蚁群遗传算法搜索和探索解空间中的最优近似解,提高了找到可行解的能力和避免过早收敛,能有效提高相同列指标。攵韵钟蠷二级结构表示法存在高复杂性、退化和不同结构可能会对应相同表示的问题,提出了督峁沟娜缓退奈槐嗦氡硎痉椒ǎ枚进制的异或运算对督峁菇辛吮榷苑治觥=峁贡嗦敕绞郊虻ブ苯拥卣示了结构信息,有助于更好地实现突变分析可视化,从而推断疾病发生的机理。结构的编码方式也为结构比较提供了一种很好的数学模型,易于发现结构间的相似性和差异性,便于基因的检测和基因功能区的预测。该方法既能很好地区分自由基和基对及其它们的位置,也能区分含假结在内的不同子结构类。高的问题,运用图形表示生物序列的思想,⒎治黾坝τ盟惴ㄑ芯Ⅱ
形表示,给出了一种基于全基因组序列的二维图形表示来分析基因组进化关系的新方法,该方法通过对二维曲线之间的差异测量来得到进化距离。通过冠状病毒蛄械南嗨菩裕嘁煨员冉鲜笛椋肞砑菇ㄏ低撤⒂鳎峁与实际进化树相吻合。该方法用全基因组的相似矩阵代替了进化距离矩阵,不需要多序列比对。既很好地体现了物种之间的关系,也大大降低了计算复杂性和时间复杂度。胍桓龌诰嗬肫德实牡鞍字市蛄斜嗦敕椒ǎ桓鲈夹蛄卸ㄒ逦春咸卣飨蛄坷幢硎疽桓龅鞍字剩霭被岢煞趾个相同氨基酸的距离频率。然后,我们用支持向量机算法进行蛋白质亚细胞定位预测,实验结果证明了该方法的有效性。关键词:生物信息学:序列比对;多序列比对;蚁群算法;系统发育分析博学位论文.