基于遗传数据的新冠病毒变异网络的构建与分析

发布时间：2024-02-14 22:16

　　新型冠状病毒肺炎(COVID-19)疫病的爆发至今已有三年多,随着确诊病例和死亡人数持续增加,成为继1918年西班牙大流感之后全球最严重的公共卫生危机。期间,COVID-19病毒基因组持续不断地发生着突变,某些变异使得COVI D-19病毒的感染能力增强、传播速度加快。对COVID-19病毒进化研究提出了更迫切的要求。由于病毒的进化受环境影响很大,还存在平行进化事件,网络结构更符合其进化历程。测序技术的发达促进了COVID-19病毒序列的积累,COVID-19病毒序列的积累成为COVID-19病毒进化研究的基础。本文从国家基因组科学数据中心的COVI D-19病毒信息数据库中获取了COVID-19病毒序列,去掉低质量序列后得到采样自中国的序列412条、采样自印度的序列618条。构建了能反映采样自中国和印度的病毒进化路径的变异网络。研究发现:(1)采样自中国的COVID-19病毒变异网络拓扑结构更倾向于星型,病毒累积变异位点较少,变异程度较低;采样自印度的COVID-19病毒变异网络拓扑结构更倾向于链型,病毒累积变异位点较多,属于S蛋白区域的变异位点也越多。(2)经K-S检验,本文所构建...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2-1病毒变异网络示意图

边的定义有很多种方法,最常见的包括有向边、无向边等。其中,有向边是表示节点间具有因果关系。定义边的时候,核心问题在于要通过什么样的指标来有效的量化节点间的统计相关性。由于COVID-19病毒序列之间并不容易区分亲缘关系中的亲代与子代,没有明确的因果关系。因此,在构建COVID-1....

图2-2最小生成树算法构建网络步骤

从以上研究可以看出,MST的引入在一定程度上都能得到较好的结果。MST作为传统网络的主干网,既克服了传统网络中的稀疏度问题,又能更准确地度量网络之间的差异。本研究将MST算法引入病毒变异网络的研究中,期望能得到理想的结果。传统的构造最小生成树的算法主要有两种:Prim算法[59]....

图1-3不同突变序列示例

2.1.4构建病毒变异网络确定构建网络的算法以后,计算序列遗传距离并构建病毒变异网络。由于病毒存在平行进化事件,获取的病毒序列中存在部分序列具有相同突变的情况。在本文中,具有相同突变的序列由于其相互之间的遗传距离为0,构建变异网络时,这些序列之间的连接强度最强,会优先被聚集在一....

图2-4Covid-19病毒变异网络构建步骤

(7)经过有限次迭代步骤之后,N?N的连接矩阵被转换成为N个节点和N-1条边的无向无环图,其所有连接遗传距离之和为最小,即构建出病毒变异网络(图2-4.i)。2.2COVID-19病毒变异网络拓扑结构的指标

本文编号：3898706