整合三维基因组数据的可视化浏览器

摘要

计算机数据信息的爆炸性增长，正在改变着数据的存储、分析和可视化的方式，促进信息行业的发展，并且渗透到生活的各方面，成为我们日常生活中必不可少的一部分。近年来，随着基因组二代测序技术的迅速发展以及各种“组”学技术层出不穷，以核酸数据库为代表,生物学领域数据量出现了惊人的增长。这种深刻的变革对生物学的研究产生了巨大影响，如何才能简单有效地利用这些数据来推动研究进展，成为生物学家不得不面对一个问题。在此背景下，基因组数据可视化浏览器作为日常研究必备的工具，为研究者从海量数据中发现生物学问题提供了有效的帮助。
　　3D基因组数据作为基因组学研究的一个热点，能够反映出染色体片段在空间内的位置关系。这种特殊结构的数据，增加了一个额外的数据维度，使其可视化方式不能和传统的基因组浏览器相兼容，为整合分析带来了挑战。
　　为了有效地整合3D基因组数据和其它基因组学数据，我们开发了针对交互数据特点的基因组浏览器，使研究者可以将染色体三维结构热图和相关数据实时对应查看。同时，我们在可视化方式上进行了拓展，提出了环形的数据地图浏览模式。在地图的中心使用曲线连接存在交互关系的数据点，并且在环形外围加入多组其它基因组数据，利用环形对空间有效利用的优势在小范围内实现对海量数据的对比浏览，为研究者提供一个更为广阔的视角，使其对大量数据之间的对比有更为直观的认识。此外，我们在数据地图上添加了用户操作功能，使用者可以通过简单的鼠标拖拽，实现地图区间在数据细节展示面板中的放大，从而在更高的分辨率下检索数据的特征。这大大提高了研究者浏览数据的灵活性，实现了高分辨率数据和低分辨率数据之间的快速转换。

目录

声明

缩略词索引

第一章 引言

1.1 海量生物学数据

1.2 科学可视化概述

1.3 基因组数据可视化工具

1.4 三维基因组数据可视化概述

第二章 三维基因组数据的可视化平台设计

2.1 数据整理准备

2.2 三维基因组数据可视化平台搭建

第三章 可视化平台开发技术流程

3.1 网站后台服务器端技术框架

3.2 网站前端的可视化技术

第四章 可视化编程算法描述及数据库结构优化

4.1 可视化算法描述

4.2 可视化数据的分层设计

第五章 可视化平台使用流程

5.1 交互数据区间的提交

5.2 可视化数据环

5.3 通过数据环查看详细数据

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢