基于线粒体全基因组的非比对方法比较

在系统发育分析等分子生物学的研究问题中,传统上要用到基于多序列比对的方法,然而这类方法有一定的局限性. 本文介绍了一类新的研究系统发育问题的方法——非比对方法,该类方法可以克服基于比对距离方法在计算规模和主观因素等方面的局限性以及由基因重组导致的比对失效。同时,本文选取新方法中的几种分子序列相似度度量,用于94种哺乳动物的线粒体全基因组序列的系统发育分析研究中。由比较结果看来,非比对方法中的FDOD度量得到的结果与传统的分类学结果最为一致;并进一步和由基于比对的距离方法对哺乳动物细胞色素b的系统发育分析得到的结果作比较,发现FDOD不仅不逊色于传统的基于比对的距离方法,而且在对哺乳动物纲各个目的整合能力上普遍优于传统方法。

基于前缀标识符及其位置的DNA序列比较

分子序列比较是生物信息学中最基本、最主要的问题,DNA序列相似性分析是研究的重要的课题。非比对方法是研究序列比较的方法之一,它克服了比对方法的局限,其计算速度更快。本文从前缀标识符位置角度出发,利用信息熵,提出了序列分析的非比对方法。本文通过对生物序列构建前缀树,得到生物序列前缀标识符的基础上,以两两序列的共同前缀标识符为研究对象,提取它们在序列中位置信息,将它们的位置差的绝对值看成随机变量,利用信息熵,提出新的DNA序列相似性度量方法,建立有效的模型。将70个哺乳动物的线粒体DNA序列作为实验数据集,应用该模型得到的相似性距离构建生物进化树。该进化树的分类结果符合当前的生物学分类标准。

基于前缀位置及允许错配的DNA序列进化分析

对DNA序列相似性的比对分析是生物信息学中的重要问题。由于多序列比对(MSA)方法耗时较长,因此非比对方法的应用变得流行起来。DNA序列中的基因突变对序列比对分析的影响是不可忽视的,突变的存在使本应该被匹配的位置丢失。本文在构建环形前缀树以及获得前缀集的基础上,考虑完全匹配与错配两个匹配法则,提取序列中最佳的匹配位置,创建了新的关于位置差的非比对方法,对多序列进行成对比对,并运用邻接(Neighbor-Joining)法构建进化树,从而得到有效的进化关系。