基于迭代函数的生物序列图形表示及其应用

摘要

近年来，生物大分子序列数据的积累速度愈来愈快，简单方便的序列分析方法显得尤为重要。图形表示方法由于可视性好，容易给出数学描述等优点越来越得到研究者的关注。本文主要探讨使用迭代函数系统进行生物序列的图形表示时，两个参数α，β值的变化对图形的影响。
　　基于等参数α=β=1/2和异参数α=3/4，β=1/2，我们给出了几种蛋白序列图形表示方法，引入了一些描述符用来比较蛋白序列间的相似性。并且将这些方法分别应用在8个不同物种的线粒体NADH脱氢酶亚基6(ND6)的蛋白序列、60株不同的禽流感病毒的HA蛋白序列以及9个不同物种的线粒体NADH脱氢酶亚基5(ND5)蛋白序列的相似性比较上。我们分析得出的结论与生物进化过程是一致的。应用相关系数及其显著性检验将本文方法的结果、其他图形表示方法得到的结果均与ClustalW算法得到的结果作比较，表明了我们方法的有效性。
　　由于蛋白序列中包含20个氨基酸，不利于分析α，β在图形表示中的意义，所以我们选取DNA序列来进行研究。对碱基A，G，C，T选取三种不同的映射方式，并且对每个映射方式都采用α，β分别取1/4、1/2、3/4、1和5/4组成的25种排列方式，共得到25种不同的迭代函数系统。选取人类的β-globin基因的第一个外显子序列来对这25种不同的迭代公式得出的图形进行比较分析。分析得出，当α为一固定值时，图形的L/L矩阵的最大特征值是恒定不变的。对于一条DNA序列，选取12个图形表示的L/L矩阵的最大特征值构造一个12维的向量。通过对这些向量之间的相似性比较对应DNA序列之间的相似性。最后，选取9个不同物种的β-globin基因的第一个外显子序列进行相似性比较。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 生物序列的研究概况

1．1．1 DNA序列的图形表示

1．1．2 蛋白序列的图形表示

1．2 蛋白质图形表示的应用现状

1．2．1 系统发育分析方面的应用

1．2．2 膜蛋白预测方面的应用

1．2．3 蛋白质结构分类方面的应用

1．3 本文的主要研究工作及内容

第二章 等参数迭代函数的蛋白质图表示

2．1 蛋白序列的图形表示

2．2 蛋白序列的数值刻画

2．3 蛋白序列的相似性比较及其评估

2．3．1 蛋白序列的相似性分析

2．3．2 方法的可靠性分析

2．4 H7N9亚型禽流感病毒的进化分析

2．4．1 H7N9亚型禽流感病毒简介

2．4．2 H7N9的进化分析

2．5 小结

第三章 异参数迭代函数的蛋白质图表示

3．1 蛋白序列的数值模型

3．1．1 图形表示方法

3．1．2 数值描述

3．2 蛋白序列相似性分析

3．3 蛋白序列的模糊聚类分析

3．3．1 模糊数学理论简介

3．3．2 模糊聚类分析的应用

3．4 与现有的蛋白序列图表示方法的比较

3．5 小结

第四章 DNA图形表示的迭代函数系统研究

4．1 DNA图形表示

4．2 DNA图形表示的应用

4．3 小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果

致谢