Triander – нова програма для візуального аналізу нуклеотидних послідовностей / Дуплій В.П., Дуплій С.А. 2015

Версія за 17:43, 16 вересня 2015

Нашей задачей было создание оригинальной программы рендеринга нуклеотидных последовательностей (несколькими различными способами) и предоставление пользователю интерактивных возможностей управления визуализацией (масштабирование, выбор участка последовательности и т.д.) в реальном времени.

Рис. 1. Диаграммы обхода ДНК последовательности гена нитрат редуктазы Nia1;2 Physcomitrella patens (Генбанк AB232049): а – полная последовательность; б-г – фрагмент AB232049:2601-26300. Для построения использовались нуклеотидные векторы равной длины (а, б) и пропорциональные степени детерминации нуклеотида (в, г). Длина единичного вектора: а-в – равна ширине нуклеотидной кривой, г – больше ширины кривой

В отличие от других способов визуализации, мы предлагаем естественное представление нуклеотидных последовательностей в виде кривых, где в соответствие основаниям поставлены разнонаправленные векторы. В дальнейшем такие векторы будем называть нуклеотидными векторами, а кривые, образованные ими, нуклеотидными кривыми.

Метод основывается на использовании в качестве длины нуклеотидного вектора его «внутреннюю абстрактную характеристику – степень детерминации». Степень детерминации – это числовая характеристика нуклеотида, связанная с его способностью определять аминокислоту в зависимости от положения в кодоне, а также с так называемым эволюционным «давлением». Кроме того, принимается во внимание число водородных связей.

Важным является построение именно трех нуклеотидных кривых, которые соответствуют каждому положению в кодоне, что дает построение трех обходов для каждого положения нуклеотида в триплете. При учете степени детерминации такая диаграмма называется триандром. В предыдущей работе также показано, что гипотетическое количество нуклеотидов в кодоне, отличное от трех, а также случайно сгенерированные нуклеотидные последовательности вообще не приводят к появлению таких визуальных структур, как триандры.

Рис.2 Направ¬ление и длина нуклотидных векторов

Среди возможных комбинаций направлений нуклеотидних векторов, т.е. векторов, которые представляют тот или иной нуклеотид на диаграмме, нами была выбрана такая: С – Север, G – Юг, T – Восток, A – Запад (рис. 2). Так как степень детерминации, а значит и длина нуклеотидного вектора составляет для С – 4, для G – 3, для T – 2, для A – 1, то диаграмма обхода последовательности случайно выбранных нуклеотидов в нашем случае распространяется в северо-восточном направлении. Это направление, как и четыре основных, указывается на диаграмме.