基于非線性理論方法的生物序列特性的研究.pdf

1、揭示生物分子數(shù)據(jù)隱含的生物信息是生物信息學(xué)的長遠(yuǎn)目標(biāo)。生物分子數(shù)據(jù)之間存在著復(fù)雜的聯(lián)系，數(shù)據(jù)中蘊(yùn)含著豐富的生物學(xué)知識和生物學(xué)規(guī)律。本文主要研究的是用非線性理論方法來研究生物序列的特性。 本文首先著重研究氨基酸序列的特性，這是研究氨基酸序列與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及功能之間關(guān)系的一個(gè)前提。在前人的研究基礎(chǔ)上，先介紹研究序列特性的非線性預(yù)測方法，并用此方法處理兩組不同的蛋白質(zhì)序列，從研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)序列具有非線性特性。為了進(jìn)一步分析蛋白質(zhì)序列

2、的特性，用同樣方法研究隨機(jī)序列和混沌序列，將蛋白質(zhì)序列的研究結(jié)果和隨機(jī)序列以及混沌序列的研究結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)序列是非隨機(jī)的，具有顯著的非線性特性，并且得出可能具有混沌特性的猜測。 判斷一個(gè)系統(tǒng)是否具有混沌特性最直接的方法是計(jì)算其最大Lyapunov指數(shù)。計(jì)算蛋白質(zhì)序列的最大Lyapunov指數(shù)是本文的主要創(chuàng)新點(diǎn)，先將蛋白質(zhì)序列通過混沌隨機(jī)游走的方法轉(zhuǎn)化為時(shí)間序列，再利用Wolf提出的計(jì)算最大Lyapunov指數(shù)的方法計(jì)算

3、對應(yīng)時(shí)間序列的最大Lyapunov指數(shù)值。在選定的嵌入維數(shù)和時(shí)間延遲下，兩組蛋白質(zhì)序列所對應(yīng)的時(shí)間序列的最大Lyapunov指數(shù)值都大于零。由混沌理論，系統(tǒng)存在混沌的充分條件是系統(tǒng)的最大Lyapunov指數(shù)大于零。從而驗(yàn)證了蛋白質(zhì)序列具有混沌特性的猜測。 在DNA研究方面，本文先給出了一種DNA序列的基因簽名的表示方式，然后將該基因簽名應(yīng)用到入侵植物特定的DNA序列中進(jìn)行實(shí)例分析。這是將已有理論應(yīng)用到具體實(shí)際問題中的一種嘗試，有