Fourierova transformace a spektrogramy v analýze DNA sekvencí

Abstract

V této diplomové práci jsou v teoretické části popsány metody úprav DNA sekvencí pro frekvenční analýzu a základní vlastnosti DNA. Využitím krátkodobé Fourierovy transformace jsou vytvořeny barevné spektrogramy, pomocí kterých můžeme rozpoznávat některé charakteristické vzory v DNA. V praktické části práce je popsán program sloužící k vytvoření spektrogramů a k následné analýze. Dále je vytvořena analýza vybraných úseků genomu C. elegans. Nalezené vzory jsou porovnány s daty z databáze NCBI. Je zde poukázáno na vztah vytvořených spektrogramů a oblastí kódujících proteiny. Jsou zde uvedeny spektrogramy dobře rozeznatelných vzorů tvořených tandemovými repeticemi složenými ze satelitů, mikrosatelitů a minisatelitů.Various methods of DNA sequences modifications for frequency analysis and basic characteristics of DNA are described in the theoretical part of this thesis. Tricolor spectrograms, created by short time Fourier transform help us to recognize some characteristic patterns in DNA sequences. Practical part of this work deals with developed programme which generates spectrograms and analyse them. Last part deals with the analysis of selected sequences of C. elegans genome. Some patterns are related to data of public databases such as NCBI. Various patterns are explained from the biological nature, which relates to chromosome structure and protein coding regions. Another well recognised patterns, tandem repetitions composed of satellites, microsatellites and minisatelites are described by spectrograms as well.