МУЛЬТИЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СРАВНЕНИЮ КАЧЕСТВА ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ МЕТРИК НА МНОЖЕСТВЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК

  • Борис Феликсович Мельников Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти
  • Светлана Валентиновна Пивнева Тольяттинский государственный университет
  • Максим Андреевич Трифонов Тольяттинский государственный университет

Аннотация

В настоящей статье анализируется несколько метрик, определяющих различия в последовательностях ДНК разных видов. Рассматриваются несколько стандартных метрик, а также модификация оригинальной авторской метрики, предыдущие версии которой рассматривались в наших прежних публикациях. При определении качества метрик мы исходим из предположения о том, что для любых трёх далёких видов вычисляемые по этой метрике расстояния между ними должны образовывать треугольник, близкий к равнобедренному остроугольному. Мы считаем несколько вариантов отклонения треугольника от равнобедренного остроугольного, после чего считаем сумму таких отклонений для всех получающихся треугольников. На основании проведённых подсчётов делаем вывод о качестве первоначальных метрик. После этих вычислений применяем полученную методику к рассмотрению этих же метрик для близких видов (человекообразных обезьян и человека) - и на этих близких видах получаем немного иные результаты сравнительного анализа рассматриваемых метрик.

Сведения об авторах

Борис Феликсович Мельников, Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти

доктор физико-математических наук, главный научный сотрудник

Светлана Валентиновна Пивнева, Тольяттинский государственный университет

кандидат педагогических наук, доцент кафедры высшей математики и математического образования

Максим Андреевич Трифонов, Тольяттинский государственный университет

аспирант 

Литература

1. Gaefild, D. (2003), Stroki, derevia i posledovatelnosti v algoritmah. Informatika I vichislitelnaia biologia, SPb: Nevski Dialekt, BHV-Peterburg, 654 p.
2. Toppi, J., De VicoFallani, F.,Petti, M., Veссhiato, G., Maglione, A. G., Cincotti, F., Salinari, S., Mattia, D., Babiloni, F., Astolfi, L. (2013), “A new statistical approach for the extraction of adjacency matrix from effective connectivity networks”, “IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC)”, No 3-7, pp. 2932-2935.
3. Torshin, I. Yu. (2006), “Bioinformatics in the Post-Genomic Era: The Role of Biophysics”, Nova Biomedical Books, NY,ISBN 1-60021-048-1.
4. Winkler, W. E. (1990), String Comparator Metrics and Enhanced Decision Rules in the Fellegi-Sunter Model of Record Linkage, Proceedings of the Survey Research Methods Sections, American Statistical Association, pp. 354-359.
5. Van der Loo, M. P. J. (2014), “The Stringdist Package for Approximate String Matching”,The R Journal, vol. 6, pp. 111-122.
6. Pages, H., Aboyoun, P., Gentleman, R., DebRaoy, S. (2009), “Biostrings: String Objects Representing Biological Sequences and Matching Algo­rithms”, R package version 2.10.1.
7. Morgan, M., Lawrence, M. (2009), “ShortRead: Base classes and methods for high-throughput short-read sequencing data”, R package version 1.0.6.
8. Melnikov, B. F., (2006) “Multiheuristic approach to discrete optimization problems”, Cybernetics and Systems Analysis, No. 3, pp. 335-341.
9. Melnikov, B.F. (2005), “Discrete optimization problems some new heuristic approaches”, Proceedings – Eighth International Conference on High-Performance Computing in Asia-Pacific Region, HPC Asia 2005 8th International Conference on High-Performance Computing in Asia-Pacific Region, China Computer Federation, Beijing, pp. 73-80.
10. Makarkin, S., Melnikov, B., PaninА. (2013), “On the metaheuristics approach to the problem of genetic sequence comparison and its parallel implementation”, Applied Mathematics (Scientific Research Publishing), Vol. 04, No. 10, pp. 35-39.
11. Eckes, B.,Nischt, R.,Krieg, T. (2010), “Cell-matrix interactions in dermal repair and scarring”, Fibrogenesis Tissue Repair., No. 3:4, doi:10.1186/1755-1536-3-4.
12. Carr R.W., HennessyJ. L., (1981),“WSCLOCK – a simple and effective algorithm for virtual memory management”, SOSP '81 Proceedings of the eighth ACM symposium on Operating systems principles, pp. 87-95.
13. Melnikov, B.F. (2001), “Heuristics in programming of nondeterministic games”, Programming and Computer Software., No. 5, pp. 277-288.
14. Melnikov, B., Radionov, A.,Moseev, A.,Melnikova, E., (2006),“Some specific heuristics for situation clustering problems”, ICSOFT, Technologies, Proceedings 1st International Conference on Software and Data Technologies, pp. 272-279.
15. Foley, J. (2011),”Fossil Hominids: mitochondrial DNA”, available at: http://www.talkorigins.org/faqs/homs/mtDNA.html
16. Frans, B. M., (1997), “Bonobo: The Forgotten Ape”, University of California Press, ISBN 0-520-20535-9; trade paperback, October, 1998, pp. 224.
17. Popkov , Y. S. (1995), “Substantiation of the entropy maximization method for problems of image restoration from projections”, Automation and Remote Control, 56:1, pp. 77-82.
18. (2014) NCBI:nucleotidedatabase,availableat:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore.
19. Makarrin, S., Melnikov, B., (2013), “Geometricheskie metodi reshenia psevdogeometricheskoi versii zadachi kommiviashera”, Stohasticheskaia optimizacia v informatike, Т. 9., № 2., pp. 54-72.
20. Midwood, K. S., Williams, L. V., Schwarzbauer, J. E. (2004), “Tissue repair and the dynamics of the extracellular matrix”, The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, Vol. 36, Issue 6, pp. 1031–1037
21. Shao, M., Lin, Y., Moret, B. , (2014), “An Exact Algorithm to Compute the DCJ Distance for Genomes with Duplicate Genes”, Research in Computational Molecular Biology, Lecture Notes in Computer Science Volume 8394, pp. 280-292.
Опубликована
2017-08-18
Как цитировать
МЕЛЬНИКОВ, Борис Феликсович; ПИВНЕВА, Светлана Валентиновна; ТРИФОНОВ, Максим Андреевич. МУЛЬТИЭВРИСТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К СРАВНЕНИЮ КАЧЕСТВА ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ МЕТРИК НА МНОЖЕСТВЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ДНК. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 13, n. 2, p. 89-96, aug. 2017. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/235>. Дата доступа: 18 nov. 2017 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.2.235.