روش تحلیل فراکتال

جدول 1. ژن ها.

مواد و روش ها

این روش شامل محاسبه ابعاد فراکتال و لکوناریته توسط BIIM است. به طور خاص، این روش توالی‌های غیر بعدی را در تصاویر دو بعدی تبدیل می‌کند تا بدین وسیله بتوان پارامترهای فراکتال را محاسبه کرد. در مورد پارامترها باید توجه داشت که تمام توالی‌ها دارای طول‌های متفاوتی بر حسب جفت باز هستند و به منظور مقایسه منطقی، توالی‌های ژن را در قسمت‌هایی به طول 500 جفت باز تقسیم کردیم. نتایج نشان داده شده در جدول 2 مقادیر میانگین روی 500 جفت باز است.

ابعاد فراکتال بر روی ماتریس همبستگی

بعد فراکتال بر روی BIIM (ماتریس همبستگی) [13،19،20] به صورت زیر محاسبه می شود:

الفبای متناهی نوکلئوتیدها و هر عضوی از الفبای 4 نمادی باشد و دو دنباله DNA با طول N باشد، تابع نشانگر نقشه است[34]:

(2. 1)

به طوری که ماتریس شاخص (همبستگی):

(2. 2)

ماتریسی از 0 و 1 است که وجود همبستگی را نشان می دهد.

هنگامی که توالی ها یکسان هستند، تابع نشانگر وجود خودهمبستگی روی دنباله را نشان می دهد. ماتریس نشانگر را می توان برای به دست آوردن تصویر دوتایی DNA به عنوان یک نمودار نقطه دو بعدی استفاده کرد که می تواند برای تجسم برخی همبستگی ها بین دو دنباله استفاده شود [13]. با اختصاص یک نقطه سیاه به 1 و یک نقطه سفید به 0 [19،20] می توان آن را به راحتی ترسیم کرد (شکل 1).

(2. 2)

شکل 1. ماتریس شاخص برای یک توالی معین از نوکلئوتیدها.

به طوری که مقدار بعد فراکتال توسط

(2. 3)

کاستی در ماتریس همبستگی.

اجازه دهید S_nیک توالی DNA با طول N داده شده باشد و v*_hk(h = 1. N ؛ k = 1. 4) 4 دنباله نقشه نشانگر Voss باشد. در هر دنباله نشانگر، برای نوکلئوتید h - امین، می توانیم یک جعبه سرخوردن با طول r در نظر بگیریم، به طوری که

(2. 4)

فرکانس "1" در داخل جعبه است. احتمال مربوطه است

(2. 5)

در دو بعد یک تعمیم طبیعی خلأ به صورت زیر محاسبه می شود: let u_hk(h , k = 1,…. N ) ماتریس نشانگر است که تصویر دودویی DNA را ایجاد می کند، لکوناریته به عنوان تابعی از ضلع مربع، با نسبت لحظه دوم و اول توزیع تعریف می شود.

(2. 6)

ضریب همبستگی لحظه ضربی پیرسون

ضریب همبستگی لحظه محصول پیرسون یک روش آماری است که برای توصیف همبستگی بین دو یا چند مجموعه داده استفاده می شود [35]. به طور خاص، مقدار ضریب در محدوده [-1;1]، به ویژه (-1) برای همبستگی منفی، (+1) برای همبستگی مثبت و (0) برای عدم همبستگی.

نتایج

مقادیر فراکتال و لاکوناریته

در جدول 2 زیر مقادیر میانگین با انحراف معیار بعد فراکتال و لکوناریتی آورده شده است.

ژن نماد

مقدار فراکتال

ارزش کاستی

ژن نماد

مقدار فراکتال

ارزش کاستی

جدول 2. ابعاد فراکتال و مقادیر لکوناریته ژن ها.

در جدول 2 مقادیر بالاتر (به رنگ زرد) و پایین تر (به رنگ قرمز) برای ژن و توالی های تصادفی نشان داده شده است. برای ژن های CAD، مقادیر FD به محدوده 1. 20 تا 1. 22 می رسد. مقادیر توالی های تصادفی در محدوده 1. 19 تا 1. 23 قرار می گیرند و این نتیجه به ما نشان می دهد که مقادیر FD برای ژن ها بسیار نزدیک به تصادفی است.

برای لکوناریتی، دامنه مقادیر بین بالاتر (0. 0065) و پایین تر (0. 00019) بسیار کوچک است (به توالی های ژنی اشاره می شود). نتیجه مشابهی برای توالی های تصادفی به دست آمد. در جزئیات، مقدار بالاتر برای دنباله تصادفی شماره 7 نشان داده شده است و مقدار کمتر متعلق به دنباله تصادفی شماره 13 است. همچنین در این مورد، تفاوت مقادیر بسیار کم است (0. 00924).

2021 کپی رایت جو دوسر. همه ذخایر حقوق

برخی از یادداشت ها در مورد ژن ها با مقادیر شدید به شرح زیر نشان داده شده است:

PPARA (تکثیر دهنده پراکسیزوم- گیرنده فعال شده آلفا) برای پروتئین PPARA درگیر در متابولیسم لیپید است. این کشور بین 46،546،424 جفت باز و 46،639،653 جفت باز در کروموزوم 22 واقع شده است. آسیب شناسی های اصلی مرتبط برای PPARA عبارتند از: هایپراپوبتالیپوپوپروتئینمی و Tularemia [36].

MEF2A (فاکتور تقویت کننده میوسیت 2A) پروتئین درگیر در مهمترین فرآیندهای سلولی مانند رشد عضلات ، تمایز عصبی ، کنترل رشد سلول و آپوپتوز را رمزگذاری می کند. این ژن متعلق به کروموزوم 15 است و بین 100،017،370 جفت باز و 100،256،671 جفت باز بومی سازی می شود. بیماری عروق کرونر و به ویژه اتوزومال غالب 1 نوع مرتبط با اختلال عملکرد ژن MEF2A [36].

IFNB1 (اینترفرون بتا 1fibroblast) به پروتئین بتا اینترفرون رمزگذاری می کند. این پروتئین دارای چندین فعالیت به صورت: ضد ویروسی ، ضد سرطان و ضد باکتریایی است. این ژن در کروموزوم 9 به ویژه بین 21،077،104 جفت باز و 21،077. 943bp قرار دارد. یک گلسنگ فرسایش خوراکی و تومور عصبی اولیه مغزی مغزی با اختلال عملکرد IFNB1 همراه است [36].

ADD1 (افزودن 1 آلفا) برای پروتئین اسکلت اسکلت (آدوسین آلفا) که به کالمودولین متصل می شود ، رمزگذاری می کند. این ژن در کروموزوم 4 و به ویژه بین 2،845،584 جفت باز و 2،931،803 جفت باز واقع شده است. بیماری اصلی مرتبط با ADD1 فشار خون بالا به ویژه نوع حساس به نمک است [36].

تحلیل آماری

ضریب همبستگی لحظه محصول پیرسون: -0،376 نشان دهنده همبستگی منفی بین FD و لاکناریت است.

بحث

در گذشته اخیر ، علاقه به تشخیص کارآمد و پیش آگهی تومورها ، التهاب بافت ها ، اختلالات چند فاکتوریل و دژنراتیو افزایش یافته است. به منظور تشخیص بهتر بسیاری از روشهای بیولوژیکی و ابزارهای رایانه ای استفاده شده است. در دوره گذشته ، این روشهای تحلیلی نیز با روشهای ریاضی و آماری پشتیبانی می شدند ، زیرا تصور می شود که در پشت سازماندهی سلول ها ، بافت ها و توزیع نوکلئوتید ، به نظر می رسد برخی از عود به عنوان فراکتال است [37-40]. با توجه به این حدس ، برخی از نویسندگان در مورد احتمال تمایز وضعیت فیزیولوژیکی از وضعیت آسیب شناختی با مقادیر فراکتال/ پیچیدگی که سیستم های بیولوژیکی هنگام جهش شرایط فیزیولوژیکی خود فرض می کنند ، بحث کرده اند [41-44]. بنابراین ، این ایده که Fractality ابزاری ارزشمند است که اجازه می دهد حالت های تغییر یافته و عادی را تبعیض قائل شود ، قبلاً در برخی از بیماری ها مشاهده شده است [45-47]. بنابراین ، به نظر می رسد پیچیدگی و ماهیت فراکتال در انحطاط سیستم بیولوژیکی نقش دارد و نویسندگان در جستجوی روشهای ریاضی و آماری برای درک بهتر ویژگی های اصلی سیستم های زیستی هستند [48-50].

در این کار ، چند قریب به اتفاق ، به عنوان شاخصی از میزان اختلال/ناهمگونی سیستم ، در مطالعه آماری آترواسکلروز توسط پارامترهای FD و لاکونری (معکوس مرتبط) در نظر گرفته شده است.

به منظور یافتن برخی از تکین هایی که ما را قادر می سازد الگوهای نوکلئوتیدی را در توالی های ژن مشخص کنیم ، مقادیر FD و لاکناریت توسط BIIM حاصل شد. در گذشته ، این روش برای ترازهای توالی نوکلئوتیدی ، تجزیه و تحلیل مناطق مختلف DNA [14-17] استفاده می شد ، در حالی که در این مقاله برای به دست آوردن مقادیر فراکتالی استفاده می شد.

به طور خاص ، یافته های نشان داده شده که تمام مقادیر میانگین تمایل دارند که هر دو FD نسبت به لاکناریت بسیار نزدیک باشند. نتایج منجر به در نظر گرفتن این مقادیر به عنوان ویژگی های ژنهای CAD می شود. برای تأیید همبستگی و همچنین قابلیت اطمینان دو پارامتر ، از ضریب همبستگی لحظه محصول پیرسون استفاده شد. با توجه به همبستگی منفی ، اگر مقدار Offdis زیاد باشد ، انتظار می رود که مقدار لاکناریت کم و برعکس باشد. فرضیه آماری این است که یک همبستگی منفی بین FD و لاکناریت وجود دارد. تجزیه و تحلیل نشان می دهد که بین دو پارامتر یک مقدار منفی (-0،376) وجود دارد و این بدان معنی است که دو پارامتر را می توان از نظر آماری به عنوان قابل اعتماد فرض کرد.

مطالعه آماری نشان داده است که به نظر می رسد هیچ ژن نقش اصلی در آترواسکلروز را ایفا نمی کند و به نظر می رسد تمام ژنهای در نظر گرفته شده دارای ویژگی های فراکتالی یکسان هستند. این نتیجه ، از یک دیدگاه بیولوژیکی ، منجر به فرض می شود که ژنها عملکرد مشابهی در منشاء آترواسکلروز دارند که ماهیت چند عاملی آسیب شناسی را تأیید می کند.

نتیجه

در این مقاله ، مقادیر FD و لاکناریتی ژنهای CAD و توالی های تصادفی توسط BIIM محاسبه شد. تجزیه و تحلیل بعد فراکتال و لاکناریت مقادیر بسیار مشابهی را بین همه توالی ها نشان داد. به طور خاص ، مقادیر FD برای همه توالی های ژن در محدوده 12. 20 تا 1. 22 قرار می گیرد ، در حالی که تفاوت مقادیر برای لاکونیت فقط (0. 00638) است. این نتایج نشان می دهد که همه ژن ها به طور مساوی در پاتوژنز CAD که تأیید ماهیت چند فاکتوری آسیب شناسی از نظر بیولوژیکی است ، درگیر هستند. بنابراین ، مقادیر را می توان به عنوان ویژگی های ژنهای CAD فرض کرد و به راحتی با روش BIIM محاسبه شد. از دیدگاه آماری ، این نتایج نشان می دهد که می توان توزیع نوکلئوتید را بسیار شبیه به توزیع تصادفی حدس زد.

تضاد علایق

نویسنده اعلام می کند که هیچ تضاد منافع در مورد انتشار این مقاله وجود ندارد.