基于参数优化的染色体三维结构预测算法VMBO

作     者：李建更 张卫 李晓丹 LI Jiangeng;ZHANG Wei;LI Xiaodan

作者机构：北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124 计算智能与智能系统北京市重点实验室北京100124 

出 版 物：《北京工业大学学报》 (Journal of Beijing University of Technology)

年 卷 期：2018年第44卷第2期

页      面：207-214页

学科分类：08[工学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(61573029) 

主　　题：Hi-C接触频率 基于流形最优化(MBO) 染色体结构的预测 平均结构 变参数的基于流形优化的算法(VMBO) 

摘      要：认识染色体的三维空间结构对于理解细胞核内基因组的表达、调控等具有重要作用.针对Hi-C数据稀疏和含有噪声的特点,提出了基于流形优化(manifold based optimization,MBO)与参数优化相结合的染色体三维结构预测方法——变参数的基于流形优化的算法(variable-parameter MBO,VMBO).通过黄金分割算法迭代优化转换参数,将染色体片段间的接触频率转换为空间距离值;然后用MBO算法重构染色体的三维平均结构(consensus structures).在实验部分用模拟数据集和真实的Hi-C数据集进行三维结构预测,预测结果的均方根误差(root mean squared deviation,RMSD)和距离的斯皮尔曼相关系数(distance Spearman correlation coefficient,d SCC)说明了VMBO算法的有效性和鲁棒性.