本文關(guān)鍵詞： 單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移 數(shù)據(jù)處理算法 G-四聯(lián)體DNA 折疊動(dòng)力學(xué)　出處：《物理學(xué)報(bào)》2017年11期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：單分子熒光共振能量轉(zhuǎn)移(smFRET)技術(shù)是當(dāng)今單分子生物物理研究領(lǐng)域的重要實(shí)驗(yàn)手段,該技術(shù)通過測(cè)量供體、受體熒光光強(qiáng)以及二者間的共振能量轉(zhuǎn)移效率,揭示標(biāo)記位點(diǎn)間的距離,用于研究DNA、蛋白質(zhì)等生物大分子的構(gòu)象變化.然而,當(dāng)前傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法大量依賴人工干預(yù),噪音大,嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)效率和數(shù)據(jù)的可靠性.本文提出了一種針對(duì)smFRET數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析算法.該算法主要包括三個(gè)部分:基于計(jì)算供體與受體熒光光強(qiáng)的相關(guān)系數(shù)來確定受體與供體對(duì)應(yīng)熒光點(diǎn)的自動(dòng)匹配算法、甄別錯(cuò)誤點(diǎn)的篩選算法以及基于隱馬爾可夫模型的全局?jǐn)M合算法.經(jīng)改進(jìn)后的算法大大簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)算法中需要人工干預(yù)的步驟,而且自動(dòng)篩除了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中主要的幾類噪音.將改進(jìn)的算法應(yīng)用于人類端粒重復(fù)序列G-四聯(lián)體(G4)DNA折疊動(dòng)力學(xué)的數(shù)據(jù)分析,結(jié)果顯示優(yōu)化算法比傳統(tǒng)算法能夠更快地得到更高信噪比的數(shù)據(jù),而且該數(shù)據(jù)結(jié)果清晰地表明G4的折疊體現(xiàn)出多態(tài)性并受到鉀離子濃度的影響.
[Abstract]:Single molecule fluorescence resonance energy transfer (SMSFRET) technique is an important experimental method in the field of single molecule biophysics. The fluorescence intensity of the receptor and the resonance energy transfer efficiency between them reveal the distance between the labeled sites and be used to study the conformation changes of biological macromolecules such as DNA and protein. At present, the traditional data processing methods rely heavily on manual intervention and make a lot of noise. This paper presents an automatic analysis algorithm for smFRET data, which consists of three parts:. Based on the calculation of the correlation coefficient of the fluorescence intensity between the donor and the receptor, the automatic matching algorithm of the corresponding fluorescence point between the receptor and the donor is determined. The algorithm of screening error points and the global fitting algorithm based on hidden Markov model. The improved algorithm greatly simplifies the steps of manual intervention in the traditional algorithm. In addition to the main types of noise in the experimental data, the improved algorithm is applied to the analysis of DNA folding dynamics of human telomere repeat sequence G4N. The results show that the optimized algorithm can obtain higher SNR data faster than the traditional algorithm, and the results clearly show that the folding of G4 is polymorphic and affected by the concentration of potassium ions.
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院物理研究所軟物質(zhì)物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院;西北農(nóng)林科技大學(xué)生命科學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):11674383,11474346,11274374) 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2013CB837200) 國(guó)家重點(diǎn)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào):2016YFA0301500)資助的課題~~
【分類號(hào)】：O561
【正文快照】： 也較差.為了解決上述問題,前人進(jìn)行了種種嘗試,1引言解決了熒光分子容易淬滅和閃爍的問題[6-8]、規(guī)范了實(shí)驗(yàn)操作的步驟[9]、提出了數(shù)據(jù)處理的理論基礎(chǔ)隨著生物物理學(xué)和單分子生物技術(shù)的發(fā)展,更并開發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理程序[10].然而,這些已有多的生命科學(xué)問題可以在單分子尺度

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本文編號(hào)：1475761