一个蛋白质相似性搜索问题的近似算法

本文研究了一个蛋白质相似性搜索问题,即在满足mRNA二级结构互补约束且不含终止密码子的条件下,寻找与给定的mRNA和蛋白质有最大相似性的mRNA序列和编码氨基酸序列的问题,简称MRSOS问题.讨论了该问题的复杂性,同时,结合RNA分子二级结构的实际特征,考虑了该问题在相应结构图最大度为1的限制情形,简称为MRSOS-D1问题,讨论了此问题的复杂性,并给出了MRSOS-D1问题的7-近似算法.

常染色体显性钙化不全型釉质发育不全相关基因序列相似性83蛋白质家族成员H及其突变的研究进展

常染色体显性钙化不全型釉质发育不全(ADHCAI)是一种影响釉质结构的遗传性疾病,基本病变为釉质基质形成正常但无明显的矿化。该疾病具有明显的临床和遗传异质性,临床表现为患牙的釉质厚度正常而硬度降低,影响功能和美观。序列相似性83蛋白质家族成员H(FAM83H)在人体的多种组织和细胞中普遍表达,包括成釉细胞、成牙本质细胞和牙槽骨。该基因编码的细胞内蛋白质被认为与角蛋白细胞骨架和桥粒相关,在细胞内分子运输、细胞骨架网络调节和釉质形成中发挥作用。FAM83H基因中的许多突变已被证实可在不同人群中导致ADHCAI。近年来一些研究从囊泡运输、细胞骨架等多角度入手,探究FAM83H突变与AD‐HCAI发生发展之间的关系,本文就ADHCAI相关基因FAM83H及其突变的研究进展进行综述。

基于自适应局部特征的蛋白质三维结构分类

蛋白质的三维空间结构决定该蛋白质的生物功能,研究蛋白质结构的相似性在计算分子生物学中具有重要意义。本文将蛋白质Cα原子距离矩阵分解成许多小的子矩阵表示蛋白质的局部结构,通过对这些局部结构的统计分析得到局部特征频率向量计算蛋白质的相似性,在此基础上提出一种新的基于自适应局部特征频率向量的方法(ALFF)计算蛋白质三维结构相似性。ALFF在选取蛋白质局部特征的方式上,使用OTSU算法确定局部特征最合适的大小m,并通过MeanShift聚类计算出具有代表性的局部特征数量k。实验结果表明,ALFF可以更好更快地划分蛋白质的局部子结构,相对于人工选择参数的方法,ALFF在SCOP蛋白质结构分类中有更高的一致性,与TM-score比较有更好的准确性。

基于图聚类和序列信息的蛋白质远同源性探测

远同源蛋白间的序列相似性很低,处于随机涨落区域边缘,很难区分通过比对获得的序列特征是进化过程中功能约束还是随机突变导致的结果。为了从具有高度噪音的比对分数中提取关于同源性的微弱信号,本文将基于模块度优化的图聚类算法应用于蛋白质相似性网络来探测远同源性,并与已有的性能表现较好的方法进行比较,实验结果表明,该方法能较好地探测到蛋白质远同源性,输出的集团在很大程度上对应着蛋白质超家族,输出的集团数目接近数据集中超家族的个数,得到的结果明显优于其他方法。

复杂生物网络分析的图聚类方法研究进展

基因组学和高通量技术提供了大量生命系统组成元件(如蛋白质)之间相互关系的数据,由这些关系数据构成的复杂生物网络蕴含着丰富的生命系统运行机制的知识,挖掘这些隐蔽的知识成为当前系统生物学的主要任务之一。作为知识发现重要手段的图聚类方法,在复杂生物网络分析上受到了普遍关注,在远同源性探测、蛋白质功能预测、代谢途径发现等方面取得了令人瞩目的结果。同时也注意到,由于生命系统的高度复杂性,其他领域中卓有成效的方法往往在复杂生物网络分析中遇到困难。评述了近年来图聚类算法在复杂生物网络分析中的进展,简要分析了复杂生物网络研究的图聚类途径所面临的主要问题。

基因功能注释的计算方法

对未知功能的基因进行注释的通常的方法是依据序列同源性分析。近年来 ,出现了多种不基于序列同源性的基因注释的计算方法 ,这些方法不依赖于核酸或蛋白质序列的相似性 ,所能预测的基因的功能属性也有所扩展 ,如 ,能够预测基因间相互作用关系。这些方法有效地减少实验材料、时间消耗。该文综述了几种这样的计算方法 ,包括原理、方法评估及存在的问题。