МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА НА ОСНОВЕ ПРИНЦИПА СИММЕТРИИ
MATHEMATICAL MODEL OF THE HUMAN GENOME BASED ON THE SYMMETRY PRINCIPLE
Авторы: Мурзабулатов Ахмет Казбекович, Шаймерденова Айша Маратовна
Степень (должность): Соискатели
Место учебы/работы: Казахский национальный университет имени Фараби, Университет Туран
Аннотация на русском языке: В предлагаемой работе последовательно представлены: 1) Математическая модель набора из 33 пар триплетов, то есть Стандартное множество триплетов; 2) Математическая формула ДНК человека - 297 х 11 х 10 х 10 х 10 х 10 х 10 x 10 = 3 267 000 000 пар нуклеотидов = 3,2 Гб (гигабаз). 3) Математическая модель генома человека, который представлен действиями со старт - кодонами, стоп - кодонами, экзонами, и генами. В рамках предлагаемого исследования получены 5 ключевых параметров, которые соответствуют результатам экспериментов: 1) количество пар нуклеотидов в геноме человека составляет 3 000 000 000 пар нуклеотидов (после сплайсинга); 2) количество генов в геноме человека составляет 18 000 генов (после сплайсинга); 3) белок кодирующие участки составляют 1,5% генома человека; 4) диспергированные повторы составляют около 42% всего генома человека: 21% - длинные диспергированные повторы LINEs, 13% - короткие диспергированные повторы SINEs, 8% - LTR-ретро-транспозоны; 5) максимальные размеры: генов - более 2 000 000 пар нуклеотидов, экзонов - более 11 000 пар нуклеотидов, интронов - более 400 000 пар нуклеотидов. Также часть результатов вычислений апробирована в системе BlastNSuite (приложение 3) Предлагаемое исследование является систематизацией результатов The Human Genome Project, и 1000 Genomes Project. Также исследование может использоваться в эвристических (предсказательных) подходах при секвенировании геномов. Актуальность исследования. Фактор симметрии имеет важное значение в генетических исследованиях. С его помощью можно определить фундаментальные принципы строения генома, выявить универсальные закономерности генетического кода, проследить взаимосвязи между различными участками ДНК. Методология исследования. Тема симметрии ДНК изучена в работах Петухова С. В., Гупал А. М., Гупал Н. А., Островского А. В., Сергиенко И. В., Вагис А. А., Дуплий Д. Р., Дуплий С. А. [1,2,3,4,5]. В материалах данных работ рассматриваются различные строения двойной спирали в аспекте симметрии. Обьектами предлагаемого исследования становятся: 1) каждая из 33 пар триплетов, которая представлена субатомными частицами (протонами) из азотистых оснований, входящих в состав мономера ДНК; 2) набор из 33 пар триплетов; 3) множества, которые производны от набора из 33 пар триплетов; 4) экзоно - интронная структура гена. Рассмотрение протонов производится с точки зрения их количественных отношений, что позволяет обнаружить многоуровневую симметрию в наборе из 33 пар триплетов. Методологической основой исследования является принцип симметрии. Данный принцип применяется для построения набора из 33 пар триплетов, формирования математической формулы ДНК человека, выделения экзонов и генов, а также определения хромосом. В результате составляются: 1) Математическая модель набора из 33 пар триплетов - Стандартное множество триплетов. 2) Математическая формула ДНК человека. 3) Математическая моднль генома человека. Новизна работы. Новизна исследования заключается в том, что используя в качестве познавательного инструмента принцип симметрии выявляются: 1) общие закономерности формирования экзоно - интронной структуры генов; 2) единый механизм образования генов; 3) взаимосвязи между генами. Результат исследования. Материалы предлагаемого исследования способствуют систематизации и упорядочиванию результатов работ в рамках The Human Genome Project и 1000 Genomes Project. Также возможно применение данного Алгоритма в эвристических (предсказательных) методах при определении последовательностей нуклеотидов.

The summary in English:
The proposed work sequentially presents: 1) Mathematical model of a set of 33 pairs of triplets, that is, the Standard set of triplets; 2) The mathematical formula of human DNA - 297 x 11 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 3,267,000,000 base pairs = 3.2 GB (gigabases). 3) Mathematical model of the human genome, which is represented by actions with start codons, stop codons, exons, and genes. Within the framework of the proposed study, 5 key parameters were obtained that correspond to the experimental results: 1) the number of base pairs in the human genome is 3,000,000,000 base pairs (after splicing); 2) the number of genes in the human genome is 18,000 genes (after splicing); 3) protein coding regions make up 1.5% of the human genome; 4) dispersed repeats make up about 42% of the entire human genome: 21% - long dispersed repeats of LINEs, 13% - short dispersed repeats of SINEs, 8% - LTR-retro-transposons; 5) maximum sizes: genes - more than 2,000,000 base pairs, exons - more than 11,000 base pairs, introns - more than 400,000 base pairs. Also, some of the calculation results have been tested in the BlastNSuite system (Appendix 3) The proposed research is a systematization of the results of The Human Genome Project, and 1000 Genomes Project. The study can also be used in heuristic (predictive) approaches for genome sequencing. The relevance of research. The symmetry factor is essential in genetic research. With its help, it is possible to determine the fundamental principles of the structure of the genome, to identify the universal laws of the genetic code, to trace the relationship between different parts of DNA. Research methodology. The topic of DNA symmetry was studied in the works of Petukhov S.V., Gupal A.M., Gupal N.A., Ostrovsky A.V., Sergienko I.V., Vagis A.A., Dupliy D.R., Dupliy S. A. [1,2,3,4,5]. In the materials of these works, various structures of the double helix are considered in the aspect of symmetry. The objects of the proposed research are: 1) each of 33 pairs of triplets, which is represented by subatomic particles (protons) from nitrogenous bases that make up the DNA monomer; 2) a set of 33 pairs of triplets; 3) sets that are derived from a set of 33 pairs of triplets; 4) exon - intron structure of the gene. Protons are considered from the point of view of their quantitative ratios, which makes it possible to find multilevel symmetry in a set of 33 pairs of triplets. The methodological basis of the research is the principle of symmetry. This principle is used to build a set of 33 pairs of triplets, form a mathematical formula for human DNA, isolate exons and genes, and determine chromosomes. The result is: 1) Mathematical model of a set of 33 pairs of triplets - Standard set of triplets. 2) The mathematical formula of human DNA. 3) Mathematical modnl of the human genome. The novelty of the work. The novelty of the research lies in the fact that using the principle of symmetry as a cognitive tool, the following are revealed: 1) general patterns of formation of exon - intron structure of genes; 2) a single mechanism of gene formation; 3) the relationship between genes. Research result. The materials of the proposed research contribute to the systematization and ordering of the results of work within The Human Genome Project and 1000 Genomes Project. It is also possible to use this Algorithm in heuristic (predictive) methods for determining nucleotide sequences.

Ключевые слова: ДНК, ген, экзоны, генетический код, геном.
Key words: DNA, gene, exons, genetic code, genom.

Следующей может быть Ваша статья!

Контактная информация
E-mail: info@synergy-journal.ru
Группа Вконтакте: vk.com/synergy_journal

© 2016 Электронный журнал "Синергия Наук".
Любое использование размещённых на сайте журнала статей и материалов возможно только с обязательной ссылкой на сайт журнала
«synergy-journal.ru» и автора статьи.
Made on
Tilda