서열 정렬에 있어서 전체를 비교하여 두 서열 사이의 최대의 유사성 또는 상동성을 찾는 전역 정렬은 넓은 범위를 선호하게 되는 편향성을 갖게 된다. 비일치 부분을 과감히 제거하고 높은 일치도를 갖는 부분 영역을 정렬하게 되면 정렬점수를 높이는 효과를 갖게 된다. 여러 개의 부분 지역 정렬을 탐색하게 하는 다중 지역정렬 방법을 적용하여 다수의 지역정렬을 수행하는 알고리즘을 구현하고 결과를 분석해 본다. 지역 정렬에 일반적으로 사용되는 Smith-Waterman 알고리즘의 제한점 중 하나인 서열이 길어지는 것을 방지하고, sub-optimal sequence를 찾기 위한 방법을 응용하여 다중지역 정렬을 수행한다.
두 서열을 비교하여 유사성(similarity)이나 상동성(homology)를 찾기 위한 서열 정렬 방법 중에서 지역 정렬에 많이 사용되는 Smith-Waterman 알고리즘의 제한점인 Mosaic effect와 Shadow effect를 극복하기 위한 효율적인 방법을 살펴보고, 하나의 최대 값이 아닌 다수개의 최대 값을 찾아 다수개를 정렬함으로써 서열내에 존재 할 수 있는 다수개의 지역 정렬을 찾고 Normalized sequence alignment 알고리즘을 이용하여 서열 정렬된 결과들의 우선 순위를 매겨본다.
Journal of the Korean Data and Information Science Society
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제17권4호
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pp.1289-1297
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2006
Before other statistical data analysis the preprocessing steps should be performed adequately to have meaningful results. These steps include processes such as baseline correction, normalization, denoising, and multiple alignment. In this paper an algorithm for baseline correction is proposed with using the piecewise cubic Hermite interpolation with block-selected points and local minima after denoising for SELDI or MALDI mass spectrometry data.
본 연구는 생물정보학(Bioinformatics)의 가장 기초적인 분야중 하나인, 새롭게 밝혀진 유전자 서열과 이미 밝혀진 유전자 서열 사이의 유사성(similarity)이나 상동성(homology)을 찾기 위한 방법에 대한 연구 중 지역 서열정렬로 사용하는 알고리즘인 Smith-Waterman 알고리즘이 갖고 있는 문제를 파악한다. 긴 서열에 대한 선호를 막고 대신 부분적인 지역 정렬을 다수 개 찾아 정렬시키는 알고리즘을 제안하기로 한다.
Smith-Waterman(SW) 알고리즘은 DNA 시퀀스 분석에서 중요한 연산 중 하나인 지역 정렬을 처리하는 알고리즘이다. SW 알고리즘은 동적 프로그래밍 방법으로 최적의 결과를 도출할 수 있지만 수행시간이 매우 길다는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해서 다수의 노드를 이용한 병렬 분산 처리 기반의 SW 알고리즘이 제안되었다. Apache Spark을 기반으로 하는 병렬 분산 DNA 처리 프레임워크인 ADAM에서도 SW 알고리즘을 병렬로 처리하고 있다. 하지만, ADAM의 SW 알고리즘은 Smith-Waterman 이 동적프로그래밍 기법이라는 특성을 고려하지 않고 있어 최대의 성능을 얻지 못하고 있다. 이 논문에서는 ADAM의 병렬 SW 알고리즘을 개선한다. 제안하는 병렬 SW 기법은 두 단계에 걸쳐 실행된다. 첫 번째 단계에서는 지역정렬 대상인 DNA 시퀀스를 다수의 파티션(partition)으로 분할하고 분할된 각 파티션에 대해서 SW 알고리즘을 병렬로 수행한다. 두 번째 단계에서는 파티션 각각에 대해서 독립적으로 SW를 적용함으로써 발생하는 오류를 보완하는 과정을 역시 병렬로 수행한다. 제안하는 병렬 SW 알고리즘은 ADAM을 기반으로 구현하고 기존 ADAM의 SW와 비교를 통해서 성능을 입증한다. 성능 평가 결과 제안하는 병렬 SW 알고리즘이 기존의 SW에 비해서 2배 이상의 좋은 성능을 내는 것을 확인하였다.
Functional stability is dependent on integrated local and global muscle function. Movement dysfunction can present as a local and global problem, though both frequently occur together. To good understand how movement induces pain syndrome, the optimal actions and interaction of the multiple anatomic and functional systems involved in motion must be considered. Minor alterations in the precision of movement cause microtrauma and, if allowed to continue, will cause macrotrauma and pain. These alteration of the movement result in the development of compensatory movement and movement impairment. Muscle that become tight tend to pull the body segment to which they are attached, creating postural deviation. The antagonistic muscles may become weak and allow postural deviations due to lack of balanced support. Both hypertonic and inhibited muscles will cause an alteration of the distribution of pressure over the joint(s) that they cross and, thus, may not only result from muscle dysfunction, but produce joint dysfunction as well. Alteration of the shoulder posture and movement dysfunction may sometimes result in compression of neurovascular structures in the shoulder and arm. There is a clear link between reduced proprioceptive input, altered motor unit recruitment and the neurovascular compression. This report start with understanding of the impaired alignment, movement patterns and neuromuscular compression of the shoulder girdle by movement impairment to approach method of the movement dysfunction.
Protein homology detection is an important issue in comparative genomics. Because of the exponential growth of sequence databases, fast and efficient homology detection tools are urgently needed. Currently, for homology detection, sequence comparison methods using local alignment such as BLAST are generally used as they give a reasonable measure for sequence similarity. However, these methods have drawbacks in offering overall sequence similarity, especially in dealing with eukaryotic genomes that often contain many insertions and duplications on sequences. Also these methods do not provide the explicit models for speciation, thus it is difficult to interpret their similarity measure into homology detection. Here, we present a novel method based on Word Conservation Score (WCS) to address the current limitations of homology detection. Instead of counting each amino acid, we adopted the concept of 'Word' to compare sequences. WCS measures overall sequence similarity by comparing word contents, which is much faster than BLAST comparisons. Furthermore, evolutionary distance between homologous sequences could be measured by WCS. Therefore, we expect that sequence comparison with WCS is useful for the multiple-species-comparisons of large genomes. In the performance comparisons on protein structural classifications, our method showed a considerable improvement over BLAST. Our method found bigger micro-syntenic blocks which consist of orthologs with conserved gene order. By testing on various datasets, we showed that WCS gives faster and better overall similarity measure compared to BLAST.
Expansins are cell wall proteins that mediate cell wall loosening and promote specific tissue and organ morphogenesis in plants and in some microorganisms. Unlike plant expansins, the biological functions of fungal expansin-like proteins have rarely been discussed. In the present study, an expansin-like protein-encoding fvexpl1 gene, was identified from Flammulina velutipes by using local BLAST. It consisted of five exons with a total length of 822 bp. The deduced protein FVEXPL1 contained 274 amino acids with a predicted molecular mass and isoelectric point of 28,589 Da and pH 4.93, respectively. The first 19 amino acids from the N terminal are the signal peptide. Phylogenetic analysis and multiple protein alignment indicated FVEXPL1 was an expansin-like protein. The expression level of fvexpl1 gene in the stipe was significantly higher than that in the mycelia, primordia, and cap. However, the expression level of fvexpl1 gene was significantly higher in the fast elongation region of the stipe as compared with the slow elongation region. Expression analysis indicated that fvexpl1 gene might have an auxiliary role in the stipe morphogenesis of F. velutipes.
도시가 발전하기 위해서는 다양한 자원과 성장에 필요한 제반조건과 총체적인 환경을 요구하고 있다. 도시의 성장과 발전은 역사 문화 경제 사회 공간 제도적 요인들이 서로 영향을 주면서 다양한 변화를 통하여 발전하고 있다. 그러나 항만이 입지하고 있는 배후지역의 도시개발계획이나 지역경제 활성화에 있어서는 원활한 경제활동이나 도시성장에 많은 도움을 주지 못하고 있다. 중앙정부나 지방자치단체의 행정환경 추세는 성숙한 분권형 국가운영시스템을 요구하고 있는 시대적 변화에 부응하지 못한 채 현실을 간과하고 있다. 이러한 이유에서 평택항과 광양항이 입지하고 있는 항만도시를 대상으로 배후지역 도시성장에 어떻게 영향을 주고 있는지에 대한 명확한 관계를 살펴보는 것은 의미가 있다. 본 연구의 목적은 항만의 입지가 배후지역 도시성장에 어떠한 영향을 미치고 있는지에 대한 분석을 통하여 항만과 배후도시와의 관계를 확인하고, 향후 항만개발과 운영방향에 대한 정책적 시사점을 탐색하는데 있다. 본 연구는 항만이 입지함에 따른 항만입지와 관련된 특정 요인이 평택항과 광양항에 어떠한 영향을 주고 있는지를 비교분석하였다. 분석결과 항만입지특성이 도시성장에 미치는 요인 중 수출입물동량이 평택항과 광양항 모두에 영향을 주고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 맥락에서 항만당국인 중앙정부와 지방자치단체 간의 적극적인 계획과 협조가 반드시 병행되어야 한다. 또한 국가적 이미지 개선에 보탬이 되고 인적 물적 유인효과를 제고하는 지역적 특성이 반영된 정책을 수립하여 실행하는 전략을 추진할 필요가 있다. 따라서 본 연구의 결과는 중앙정부 주도의 항만정책 추진에 대한 대안을 제시하고 항만입지 특성과 배후도시 성장에 영향을 주는 다양한 추진 전략을 실행해야 하는 중앙정부와 지방자치단체의 협력적 관계를 모색할 수 있는 중요한 시사점을 제공할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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