Компьютерный поиск регуляторных сайтов белок-дезоксирибонуклеинового взаимодействия в геномах бактерий и его приложения

• Автор: Данилова, Людмила Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.17, 03.00.28
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 78 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ч ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АЛГОРИТМ ПОИСКА ВЫДЕЛЕНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИГНАЛОВ

БЕЛОКДНКОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

ГЛАВА 2. ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ.

2.1. На искусственных выборках

2.2. На природных выборках

ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ПОИСКА ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ СВЯЗЫВАНИЯ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ В ОРТОЛОГИЧНЫХ РЯДАХ ГЕНОВ ОРГАНИЗМОВ ИЗ ГРУПП ЕНТЕРОБАКТЕРИЙ И

БАЦИЛЛЫКЛОСТРИДИИ

ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕГУЛЯЦИИ

МЕТАБОЛИЗМА ГЛИЦЕРОЛЗФОСФАТА
РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.
, СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 к главе 4 регуляторные области генов регулона утилизации глицерол3фосфата с предсказанными нами сайтами посадки репрессора врЯ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


В последние годы появилось много новых методик, алгоритмов и компьютерных программ для изучения геномов, на*шная от определения генов, предсказания их функций, поиска родственных генов в других организмах и вплоть до предсказания механизмов регуляции различных метаболических путей, эволюции геномов и т. Одна из важных задач биоинформатики состоит в распознавании различных регуляторных сигналов, и, в частности, в поиске потенциальных сайтов связывания транскрипционных факторов. Эта задача представляется вычислительно и биологически весьма сложной. Поставленная более лет тому назад, она до сих пор далека от эффективного решения. Часто недостаточный объем исходной выборки и низкая степень консервативности сигнала мешают надежному предсказанию сигнала. Но даже и в выборке большего объема не всегда удается найти достоверный сигнал. Поскольку механизм белок-дсзоксирибонуклеинового взаимодействия плохо изучен, не всегда можно заранее указать длину искомого сигнала и его структуру, а также исходная выборка часто включает последовательности, не содержащие искомого сигнала, - все это значительно затрудняет исследование. Цель работы. Создание быстрой и эффективной программы для выделения регуляторных сигналов бслок-дезоксирибонуклеинового взаимодействия в геномах и использование ее для поиска новых сигналов связывания транскрипционных факторов в различных таксономических группах организмов и для разных регуляторных систем. Методика исследования. Создание программного приложения на языке Object Pascal в среде программирование Delphi. Тестирование эффективности алгоритма на различных искусственных и биологических данных и затем его применение к биологическим задачам поиска регуляторных сигналов1. Научная новизна. Предложенный алгоритм был реализован в виде программного приложения, разнообразно тестирован и применен для поиска консервативных сигналов в геномах гамма-протеобактерий и грам-положитсльных бактерий из группы бациллы/клостридии, а также - для исследования регуляции метаболизма глицерол-3-фосфата. При этом обнаружены новые потенциальные сайты связывания белка GlpR, которые имеют различные структуры (палиндромы или повторы) для разных групп организмов. Основные результаты. Предложен и реализован в виде компьютерной программы алгоритм выделения регуляторных сигналов белок-ДНКового взаимодействия. Показана практическая эффективность и актуальность созданной программы на основе ее детального тестирования. Алгоритм реализован также на языке ANSI С для параллельной вычислительной архитектуры - этот результат не включается в диссертационную работу. Найдены новые потенциальные сайты связывания регулятора GIpR, которые имеют своеобразные структуры (палиндромы или повторы) для разных групп организмов. Теоретическая и практическая ценность. Полученная программа может применяться для исследования как отдельных геномов организмов, так и их ортологичных рядов с целью поиска новых регуляторных сигналов указанного типа и других функционально-значимых участков. В программе предусмотрено задание различных вариантов функции качества сигнала, что позволяет искать сигналы с наперед заданными структурными особенностями (палиндромность, неравномерный буквенный состав и т. Апробации работы. International Conference on Bioinformatics of Genome Regulation and Structure, BGRS’,- July , Novosibirsk, Russia. Moscow Conference on Computational Molecular Biology (MCCMB'), - July , Moscow, Russia. Научном семинаре по биоинформатике Института проблем передачи информации РАН под руководством профессора, члсна-коррсспондента РАН Л. М. Чайлахяна. Научном семинаре по алгоритмам в геномике Московского государственного университета им. Ломоносова (механико-математический <* факультет) под руководством профессора В. А. Любецкого. Московском семинаре по компьютерной генетике Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН. Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и четырех глав. Библиографический список использованной литературы включает наименований. Объем работы страниц машинописного текста, в том числе таблиц и рисунков.