Ardışık tekrarlı DNA dizilerinin optimum düzeyde bulunmasına yönelik programlama çalışması
Programming on finding tandem repeat sequences at optimum level
Yazar: ONUR İNAN
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA TEMİZ ; Y.DOÇ.DR. KADİR YALDIR
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Deoksiriboz nükleik asit (DNA) de bulunan ardışık tekrarlar iki veya daha fazla nükleotidmotifinin ardışık, birbirine benzer kopyalarıdır. Ardışık tekrarların hastalıklara neden olduğu,düzenleyici ve evrimsel roller oynayabildiği ve önemli bir laboratuvar ve analitik araç olduğugözlemlenmiştir. Mini uydular veya basit ardışık tekrarlarında (Simple Sequence Repeat-SSR)görüldüğü gibi ardışık tekrarların DNA üzerinde yerini gösteren işaretleri (markır) olarakkullanılabilmeleri pek çok araştırıcının ilgisini çekmiştir. DNA markırları genetik analizlerin hızınıartırarak genetik biliminde devrime yol açmıştır.Basit ardışık tekrarlar (SSR) 1 ile 5 baz uzunluğunda nükleotid motiflerinin tekrar etmesidir vegenomda bol miktarda bulunuşları, aşırı değişken yapıları ve yüksek çıktılı analizlere uygunluğubakımından günümüzde pek çok bitki ve hayvan genomlarında tercih edilen markırlardır. SSR lerbir kez geliştirildikten sonra son derece değerlidirler. Fakat elde edilmeleri zaman alıcı, pahalı veaşırı işgücü gerektirir. Pek çok genoma ait diziler kamuya açık veri bankalarından ücretsiz eldeedilebilirler ve hesaplama yöntemlerinin kullanılmasıyla bu kaynakların taranması sonucu markırgeliştirilmesi hızlı ve ekonomik olur. İfade edilmiş ardışık etiketler (Expressed Sequence Tags -EST) sadece bol miktarda elde edilebilmeleri yüzünden değil; aynı zamanda ifade edilmiş genleride temsil ettikleri için SSR leri bulmada ideal adaylardır. Ardışık tekrarların motif boyutları, kopyasayıları, mutasyon geçmişleri vs hakkında ayrıntılı bilgiler edinmek mevcut algoritmaların bazıyetersizlikleri nedeni ile sınırlıdır.Bu çalışmada, Tandem Repeats Miner adı verilen motif ve motif boyutları verilmesine gerekduyulmadan çalışan yeni bir yazılım sunulmuştur. Gen bankasından değişik özelliklere sahip bazıdiziler seçilerek dizi koleksiyonu oluşturuldu. Bu koleksiyonu yapmanın ana amacı, geliştirilenalgoritmanın geçerliliğini doğrulamak için referans noktaları oluşturmaktır. Bu diziler, DNAdizilerinde karşılaşılan ardışık tekrar bölgelerindeki ortak problemler için bir altyapı sağlamaktadır.Bu koleksiyondaki diziler kullanılarak Tandem Repeats Miner algoritmasının sonuçları, TandemRepeat Finder ve Hauth algoritması gibi popüler algoritmalarla karşılaştırılmaktadır. TandemRepeats Miner DNA dizilerindeki VNTR (Variable Number Tandem Repeats-Değişken SayıdaArdışık Tekrarlar) ve SSR bölgelerini başarıyla belirlemektedir. Analiz sonucu ardışık tekrarbölgelerinin motif boyutunun, kopya sayısının geniş bir aralığı kapsadığı ve karmaşık motifyapıları gösterdiği belirlenmiştir.

Abstract:
A tandem repeat in DNA is two or more contiguous, approximate copies of a motif ofnucleotides. Tandem repeats which have been shown to cause human disease, may play a variety ofregulatory and evolutionary roles, and are important laboratory and analytic tools. Repeatscontaining DNA sequences have attracted many researches since their use in DNA markertechnologies, such as microsatellities or simple sequence repeats (SSRs). DNA markers haverevolutionized the field of genetics by increasing the pace of genetic analysis.Simple sequence repeats (SSRs) are repetitions of nucleotide motifs of 1 to 5 bases and arecurrently the markers of choice in many plant and animal genomes due to their abundantdistribution in the genomes, hyper variable nature and suitability for high-throughput analysis.While SSRs, once developed, are extremely valuable, their development is time consuming,laborious and expensive. Sequences from many genomes are continuously made freely available inthe public databases and mining of these sources using computational approaches permits rapid andeconomical marker development. Expressed Sequence Tags (ESTs) are ideal candidates for miningSSRs not only because of their availability in large numbers but also due to the fact that theyrepresent expressed genes. Extensive knowledge about motif size, copy number, mutationalhistory, etc, for tandem repeats has been limited by the inability to easily detect them in genomicsequence data.In this study, a new software is called Tandem Repeats Miner presented, for finding tandemrepeats which works without the need to specify either the motif or motif size. A collection ofGenBank sequences is constituted representing tandem repeat regions having simple and complexmotif structures. The purpose of the sequence collection is to provide a benchmark for validatingthe identification algorithm. These sequences provide the framework for common problemsencountered in tandem repeat regions in DNA sequences. Using these GenBank sequences, theresults of Tandem Repeats Miner is compared with popular algorithms such as Tandem RepeatFinder and Hauth?s algorithm. Tandem Repeats Miner successfully identifies the SSR regions andVNTR (Variable Number Tandem Repeats) regions in DNA sequences. The analysis determinedthat tandem repeat regions cover a wide range of motif sizes, copy numbers and exhibit complexmotif structures.