Компьютерный анализ и предсказание функциональных особенностей последовательностей ДНК

• Автор: Гельфанд, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 03.00.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 137 с. : ил.

Содержание
Общая характеристика работы
Введение
0.1. Экзон-интронная структура генов высших эукариот
0.2. Предсказание белок-кодирующих областей в ДНК высших эукариот
0.3. Предсказание белок-кодирующих областей с использование дополнительной
информации
0.4. Статистический анализ нуклеотидных последовательностей
Глава 1. Статистический анализ экзон-интронной структуры и сайтов сплайсинга
1.1. Статистический анализ экзон-интронной структуры
1.2. Статистический анализ сайтов сплайсинга
1.3. Контекстные особенности и корреляции
1.4. Обсуждение
1.5. Приложение. Описание выборок
Глава 2. Предсказание экзон-интронной структуры
2.1. Метод векторного динамического программирования. Формальная постановка задачи
2.2. Метод векторного динамического программирования. Основной алгоритм
2.3. Результаты
2.4. Обсуждение
2.5. Приложение 1. Варианты основного алгоритма
2.6. Приложение 2. Общая постановка задачи на языке теории графов
Глава 3. Алгоритмы поддержки эксперимента по поиску генов
3.1. Алгоритм
3.2. Тестирование
3.3. Обсуждение
Глава 4. Предсказание экзон-интронной структуры с использованием информации о гомологах

4.1. Сплайсированное выравнивание
4.2. Фильтрация потенциальных экзонов
4.3. Тестирование
4.4. Обсуждение
4.5. Приложение. Формальная постановка задачи и описание алгоритма
Глава 5. Статистический анализ последовательностей ДИК
5.Г Избегание палиндромов в бактериальных геномах и системы рестрикции-
модификации
5.2. Продолжаемые слова
5.3. Приложение. Ранговый статистический критерий для подмножеств
Выводы. Основные результаты
Список работ по теме диссертации
Статьи в реферируемых изданиях
Другие публикации
Литература

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
За последние несколько лет работы по секвенированию больших геномов достигли той стадии, когда компьютерный анализ перестал быть лишь вспомогательным средством обработки и хранения данных и превратился в важную часть самого эксперимента. С другой стороны, уже имеющийся в банках нуклеотидных последовательностей материал позволяет ставить задачу исследования статистической структуры ДНК, а результаты таких исследований в свою очередь используются для совершенствования методов анализа. При этом объем и природа данных таковы, что разрабатываемые алгоритмы должны быть эффективны не только по существу, но и с чисто вычислительной точки зрения.
Актуальность. Одной из наиболее важных проблем компьютерной генетики является разработка методов функциональной разметки новосеквенированной ДНК и, в частности, предсказания белок-кодирующих областей. Важность ее обусловлена тем, что эта задача практически эквивалентна предсказанию белков, закодированных в данном фрагменте, и тем самым является предпосылкой применения всей батареи методов анализа первичных последовательностей белков (поиск гомологов, предсказание пространственной структуры, предсказание функции и т.д.). Кроме того, предварительный компьютерный анализ может сыграть существенную, а иногда и решающую роль в экспериментах но идентификации генов.
Сложность же этой задачи связана с наличием у большинства белковых генов высших эукариот нетривиальной экзон-интронной структуры и относительно небольшим размером экзонов, что препятствует применению таких традиционных техник, как анализ открытых рамок считывания и построение графиков кодирующего потенциала для скользящего окна. Одним из итогов работ, проводившихся многими исследователями в 1980-х гг., стал вывод о том, что анализ отдельных статистических параметров недостаточен для надежной функциональной разметки ДНК.
В 1990 г оду нами был предложен широко испольуемый ныне разными авторами и в различных модификациях мультикритериальный подход, основанный на одновременном использовании информации о возможных сайтах сплайсинга и кодирующем потенциале возможных экзонов. Он позволил создать первые практически применимые программы распознавания генов в последовательностях ДНК эукариот. Однако стало ясно, что дальнейшее продвижение в этой области возможно только при радикальном изменении
Рис. 5 (2). Графики информационного содержания I для трех типов теней нитронов. (1) Информационное содержание I. (2) Модифицированное информационное содержание /*. Горизонтальная ось - позиция, интрон располагался
между позициями 29 и 30.

- ъи~