基于濾波器和時頻分析的生物序列位點識別.pdf

1、分類號UDC密級單位代碼】Q151基于濾波器和時頻分析的生物序列位點識別徐腸指導教師朱義勝職稱教授學位授予單位大連海事大學申請學位級別工學碩士學科與專業(yè)電路與系統(tǒng)論文完成日期2008年5月論文答辯日期2008年6月答辯委員會主席許益中文摘要摘要信號處理理論與技術在分子生物學方面的應用產(chǎn)生了遺傳信號處理這樣一個全新的學科。為分析海量的基因組，蛋白質(zhì)組和RNA數(shù)據(jù)提供了新的途徑。提高了生物學實驗的效率，降低了實驗成本。本文用濾波器和時頻分析

2、的方法，識別了基因序列的外顯子和蛋白質(zhì)序列的熱點區(qū)這兩個生物序列的基本結構。介紹了濾波器原理，論述了FIR數(shù)字濾波器的設計方法，為設計用于基因序列的外顯子區(qū)域預測的濾波器提供了理論依據(jù)。同時還介紹了短時傅立葉變換和偽wigner一Vine分布的定義和計算方法，解釋了一些存在的問題，為運用時頻分析識別蛋白質(zhì)序列熱點區(qū)提供了計算理論。對于基因序列的外顯子區(qū)域，我們可以用濾波器來進行識別。利用外顯子區(qū)域的“周期3bP’特性頻譜，用窗函數(shù)法設計

3、了一個用于外顯子區(qū)域識別的FIR數(shù)字濾波器。對基因序列進行編碼，將基因序列通過濾波器濾波，通過觀察平方函數(shù)圖象就可看出在一段基因序列中外顯子的位置。同時對于序列較短、“周期3bP”特性較弱的外顯子區(qū)域，在平方函數(shù)上尖峰較小，不利于觀察，這也是下一步研究的重點。對于蛋白質(zhì)序列的熱點區(qū)域，可以利用時頻分析來進行識別。利用ResonantRecognitionModel模型，將蛋白質(zhì)字母序列轉(zhuǎn)換成數(shù)值序列，對其進行時頻變換并求出序列的特征頻率

4、。將特征頻率與變換矩陣相乘，減少了很多干擾項，得到了較為清晰的頻譜。通過頻譜上的尖峰可以觀察出蛋白質(zhì)熱點區(qū)的位置。而由于蛋白質(zhì)序列的高度隨機性和不確定性，導致運用偽wigne卜Ville分布分析存在很多交叉項且無法消除。這也是將來需要解決的問題。本文是對于利用信號處理方法進行生物序列位點分析的初探，其中存在著很多函待解決的問題。但本文為生物序列位點的識別提供了新的方法，對于生物學實驗具有指導意義。關鍵詞:遺傳信號處理外顯子熱點區(qū):FIR