Statistical methodology for assessing homology of intronic regions of genes

We consider the problem of statistically evaluating the similarity of DNA intronic regions of genes. Present algorithms are based on matching a sequence of interest with known DNA sequences in a gene bank and are designed primarily to assess homology among exonic regions of genes. Most research focuses on exonic regions because they have a clear biological significance, coding for proteins, and therefore tend to be more conserved in evolution than intronic regions. To investigate whether the intronic features of genes whose expression is highly sensitive to environmental perturbations differ from genes that have a more constant expression, a collection of oncogenes, tumor suppressor genes, and nonregulatory genes involved in energy metabolism are compared. An analysis of the features of these genes' intronic regions result in clustering by regulatory group. In addition, Billingsley's test for Markov structure (1961) suggests that 67% of the intronic regions in this collection of genes show evidence of nonrandom structure, indicating the possibility of a biological function for these regions. The result of Billingsley's test for homology is used as input to a clustering algorithm. The biological significance of this methodology lies in the identification of groups based on the intronic regions from genes of unknown function. With the advent of rapid sequencing techniques, there is a great need for statistical techniques to help identify the purpose of poorly understood portions of genes. These methods can be utilized to assess the functional group to which such a gene might possibly belong. Nous considerons le probleme d'evaluer statistiquement la similarite entre des regions introniques de genes dans l'ADN. Les algorithmes actuels sont fondes sur l'association d'une sequnce d'interět avec des sequences d'ADN connues dans une banque de genes, et sont concus premierement pour evaluer l'homologie entre les regions exoniques de genes. La plus grande part de la recherche se concentre sur les regions exoniques parce qu'elles ont une importance biologique claire, codant pour les proteines, et, de par ce fait, ont tendance a ětre plus conservees dans l'evolution que les regions introniques. Afin de determiner si les caracteristiques introniques des genes dont l'expression est hautement sensible aux perturbations de l'environnement different des genes qui ont une expression plus constante, une collection d'oncogenes, de genes supprimeurs de tumeurs, et'enes non-regulatoires impliques dans le metabolisme de l'energie sont compares. Une analyse des traits des regions introniques de ces genes a pour resultat le regroupement par groupe regulatoire. De plus, le test de Billingsley pour la structure de Markov (1961) suggere que 67% des regions introniques de cette collection de genes demontre une evidence de structure nonaleatoire, indicant la possibilite d'une fonction biologique pources regions. Le resultat du test d'homologie de Billingsley est utilise comme intrant dans un algorithme de regroupement. L'importance biologique de cette methodologie repose sur l'identification de grupes fondes sur les regions introniques de genes de fonctions inconnues. Avec l'avenement de techniques de mise en sequence rapide, il y a un grand besoin de techniques statistiques afin d'aider a identifier le rǒle de portions de genes. Ces methodes peuvent ětre utilisees afin d'evaluer le groupe fonctionnel auquel tel gene peut possiblement appartenir.