基因数据信息分析方法及应用研究

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1、学校代号10532学号B03092002分类号TP391密级普通博士学位论文基因数据信息分析方法及应用研究学位申请人姓名吴蓉晖培养单位湖南大学信息科学与工程学院导师姓名及职称李仁发教授学科专业计算机应用技术研究方向生物信息处理论文提交日期2012年10月20日学校代号：10532学号：B03092002密级：普通湖南大学博士学位论文基因数据信息分析方法及应用研究学位申请人姓名：吴蓉晖导师姓名及职称：李仁发教授培养单位：湖南大学信息科学与工程学院专业名称：计算机应用技术论文提交日期：2012年10月20日论文

2、答辩日期：2012年12月12日答辩委员会主席：王志英教授GeneticdatainformationanalysismethodsanditsapplicationbyWuRonghuiB.E.(HunanUniversity)1989M.S.(HunanUniversity)2001AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringinComputerAplicatio

3、nandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLiRenfaOCT2012博士学位论文湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使

4、用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密R。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I基因数据信息分析方法及应用研究摘要近几年来，随着人类基因组工程的顺利完成，产生了海量的

5、生物分子序列数据。对这些生物分子数据的分析、保存、处理以及研究推动了计算机科学和分子生物学以及数学的有机结合，由此兴起的生物信息学和计算生物学也逐步发展为自然科学中一个活跃的研究领域。目前生物信息学的研究主要针对核酸和蛋白质两个层次的数据，包括核酸和蛋白质的序列、结构和功能的分析研究。具体有这些研究领域：序列比对、序列编码、序列表示、序列比较、特征选择、特征提取、分子进化、相似性分析、蛋白质结构预测、比较基因组学和计算机辅助基因(蛋白质编码基因)识别蛋白质和RNA的结构预测、计算机药物设计等。所有生物信息数

6、据挖掘的研究工作的归宿都是为了从根本上理解人类疾病的致病机理，从而有效地预防、治疗疾病，尤其是死亡率高的复杂性疾病。从人类基本遗传物质-DNA序列着手分析是理解人类复杂性疾病的有效途径。本文以解决人类复杂性疾病为目标，以基因表达谱分析平台为工具，研究利用计算方法分析基因表达谱数据，识别基因序列并发现重要特征基因的突变，从而为复杂性疾病研究提供更多有效DNA序列信息，为系统生物学在复杂性疾病研究中打下坚实的基础，主要工作有：本文首先详细介绍了国内外在该领域的研究现状，进而分析了现有的基因选择方法，然后又具体阐

7、述了当前序列特征表示方法的分类，并总结比较了各类中已有方法的优缺点，接着在此基础上详细介绍了本文提出的特征基因选择方法及DNA序列的图形表示、基于结构组成表示方法。本论文所取得的主要研究成果如下：提出了基因微阵列数据的一种新的混合的基因选择方法。首先用滤波方法依据基因的不同表达将基因微阵列数据进行分类，然后选择打分较高的重点基因，接着用蚁群算法对基因表达数据进行聚类，再用支持向量机方法来验证候选基因的分类效果，最后通过实验验证了该方法在解决该类问题中的有效性。在基因碱基的不同分类的基础上，在笛卡尔坐标系中构

8、建了一个DC-R曲线和一个DC-Y曲线，进而提出了一种新的基因特征序列二维图形表示法，即DC-curve。同时介绍了该曲线具有的一些高级属性，如无环和非退化性以及和DNA序列的一一对应性。基于该曲线，给出了基因序列的突变分析和相似性分析方法。基于基因序列的组成和核苷酸的位置信息提出了一种新的基于DNA结构组成的DNA编码表示方法，与此同时在信息理论的统计特征的序列表示法基础上提出了一种改进的基于信息理论并结合序列