Применение метода информационного разложения символьных последовательностей для изучения генетических текстов

• Автор: Руденко, Валентина Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР КОМПЬЮТЕРНЫХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТЕКСТОВ

1.1. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЮСЛВДрВАТЕЯЬНОСТИ И ИХ СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

1.1.1. Структура последовательностей оснований ДНК.

1.1.2. Организация аминокислотных последовательностей белков

1.2. Магматические методы и алгоритмы поиска периодичности в символьных

1ЮСЛВДОВ АТЕЛЬНОСТЗСХ.

1.2.1. Статистические методы поиска периодичности в си.шолъиых последователъмктях.

1.2.2. Методы поиска периодичности, основанные на преобразовании Фурье

1.2.3. Использование методов динамического программирования для поиска периодичности в генетических текстах.
1.3 Математические алгоритмы для обнаружения дисперсных повторяющихся ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
1.3.1. Статистические методы поиска подобии .между последовательностями.
1.3.2. Задача нахождения оптимального выравнивания. Алгоритмы 5 .
1.3.3. Профильный анализ
1.3.4. Использование нейронных сетей для поиска дисперсных повторяющихся последовательностей
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НОВЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ПОИСКА ПЕРИОДИЧНОСТИ И ДИСПЕРСНЫХ ПОВТОРОВ В СИМВОЛЬНЫХ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЯХ
2.1. Постановка задачи
2.2. ИФОРМАДОННЫЙ КРИТЕРИЙIЮДОБИЯ СИМВОЛЬНЫХ 1 ЮСЛЕДОвАТЕЛЫЮСТЕЙ.
2.2.1. Расширенное подобие символьных последовательностей.
2.2.2. Использование метода МонтеКарло для оценки статистической значимости в условиях малой выборки
2.2.3. Особенности программной реализации алгоритма поиска расширенного подобия символьных последовательностей
2.3. Информационное разложение символьных гкхледовательностей.
2.3.1. Скрытая периодичность символьных последовательностей.
2.3.2. Преимущества информационного перед другими математическими методами поиска
периостчности.
2. 3.3. Оценка распознавательной способности метода информационного разложения для поиска скрытой периодичноспт
2.4. Алгоритм поиска скрытой периодичности в аминокислотных последовательностях белков.
2.5. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРИПЛЕГНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ В ПОСЛДДОВАТЕЛЬНОСТЯХ ОСНОВАНИЙ ДНК
2.5.1. Метод поиска тритетной периодичности.
2.5.2. Классификация типов тритетной периодичности
2 .6. Ист ПОЛЬЗОВАНИИ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОГО ИРОГРАММИРОЗ АЛИЯ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ СИЛЫЮДИВЕРГИРОВАННЫХ III.
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ К АНАЛИЗУ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ
3.1. ИЗУЧЕНИЕ СКРЫТОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ АМИНОКИСЛОТНЫХ ЮСЛЕДОВАТЕТЬНОСТЕЙ.
3.1.1. Поиск скрытой периодичности в аминокислотных последовательностях банка данных 1.
3.1.2. Изучение пространственных структур и свойств белков, обладающих скрытой периодичностью.
3.2. Триплетная периодичность в последовательностях оснований ДНК бактерий
3.2.1. Поиск триплет ной периодичности в геномах бактерий.
3.2.2. Классификация типов тритетной периодичности бактериальных геномов.
3.3. IПОВТОРЫ В ГЕНОМАХ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ.
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.
4. . Перспективы использования метода, информациицюгоразложения ия исследования
ПЕРИОДИЧНОСТИ БЕЛКОВ
4.2 Функциональное значение скрытой шриодичности в аминокислотных последовательностях белков
4.3. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА ПОИСКА ТРИПЛЕТНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ГЕНОВ
4.4. Биологический смысл классификации типов триплетной периодичности.
4.5. Сравнение метода поиска сильнодивкргировавших повторов с другими методами поиска повторяющихся последовательностей.
4.6. Установление эволюционной связи между различными видами при исследовании семейств ПОВТОРОВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Нуклеотидные последовательности членов одного семейства последовательное гей могут быть как идентичными, так и различаться по нескольким парам оснований. В некоторых семействах такая дивергенция весьма значительна. Между генами и в интронах часто обнаруживаются так называемые тандемные повторы. Они могут содержать от двух нуклеотидов и выше и могут быть представлены различными последовательностями, например , ЛТП, ТААСССП. В настоящее время не определены функции для большинства из них. Среди наиболее простых повторяющихся единиц интересна последовательность 5 САСА. Она многократно повторяется в большинстве геномов эукариот. Предполагается, что эта последовательность ответственна за образование формы ДНК. Из тандемных повторов могут состоять внутренние области некоторых кодирующих участков. Это наводит на мысль, что гены эволюционировали путем амплификации. В качестве примера, свидетельствующего о широкой распространенности повторов в кодирующих последовательностях можно привести коллагеновые гены Коллаген основной внеклеточный структурный белок позвоночных. Уникальной особенностью коллагеновых пептидов является то, что у них каждой третьей аминокислотой является глицин X, кроме того, они обогащены пролиновыми и лизиновыми остатками. Коллагеновый ген содержит не менее экзонов, длина нитронов варьирует от п. Однако длина всех экзонов кратна 9 и составляет или 8 п. Таким образом, каждый ген состоит из амплифицированных единиц длиной 9 п. Наибольшая концентрация тандемных повторов обычно наблюдается в области центромер и теломер в хромосомах животных и растений. ДНК. Такие повторы ДНК называют сателлитными. У многих организмов имеется несколько разных сателлитных ДНК. Они различаются как но длине повторяющейся единицы, гак и по ее нуклеотидной последовательности. Каждый вид имеет характерный набор центромерных сателлитных последовательностей, отличный от соответствующего набора даже у близкородственного вида данною рода. Этот факт, замечательный с точки зрения высокой консервативности последовательностей, создаст трудности при объяснении функций сателлитов. РНК, гомологичная сателлитпой ДНК практически не обнаруживается. Повидимому, сателлитная Д1 НС не транскрибируется и скорее всего ничего не кодирует. Широкая распространенность сателлитных последовательностей, их локализация и большой объем содержащейся в них ДНК, наводят на мысль, что они выполняют какието важные функции. Несмотря па большое количество эксисриментальных работ, функции многих тандемных повторов, всгречающихся в эукариотических геномах, пока не установлены. Сателлиты большинства классов ограничены но своей распространенности одним видом или группой близкородственных видов. Ввиду этого предполагают, что они появились сравнительно недавно и изменялись в ходе эволюции значительно быстрее, чем все остальные области генома. Эти изменения, приводящие к образованию видоспецифичных сателлитов, гювидимому, представляли собой последовательно сменяющие друг друг а амплификации и делеиии при помощи неравного кроссинговера и модификации нуклеотидных последовательностей. Сателлитныс последовательности нестабильны, в том смысле, что для них характерна высокая изменчивость. Тем не менее, локализация, распределение и количество тандемных повторов в геноме сохраняются. Как правило, члены мультигенных семейств, функциональные гены или ироцессированные псевдогены, многократно повторяются в несцснлснных участках генома. Число таких копий обычно не превышает . Однако многие эукариотические ДНК содержат и другие, очень большие семейства повторяющихся последовательностей, члены которых рассеяны по геному в количестве 6 копий. Роль большинства таких последовательностей не ясна. Замечательное свойство этих семейств последовательностей состоит в их видовой изменчивости. Например, огромные семейства диспергированных последовательностей у грызунов и приматов различаются, хотя у разных видов все же встречаются родственные семейства. Частота встречаемости повторов в родственных семействах может различаться у разных видов в и более раз.