Spleißstellen in einer DNA-Sequenz finden 

Eine DNA-Sequenz wird mit den Buchstaben A, C, G und T angegeben. Angenommen, eine Sequenz beginnt mit einem Exon, enthält eine Spleißstelle und endet mit einem Intron. Wenn die Exons eine einheitliche Basenzusammensetzung haben, die Introns weniger C und G aufweisen und das Spleißstellen-Konsensnukleotid mit der Wahrscheinlichkeit von 0,95 G ist, so sind die Häufigkeitsverteilungen wie folgt:

In[1]:=

X exon = {0.25, 0.25, 0.25, 0.25}; intron = {0.4, 0.1, 0.1, 0.4}; splice = {0.05, 0, 0.95, 0};

In[2]:=

X dnaSeq = Characters["CTTCATGTGAAAGCAGACGTAAGTCA"] /. {"A" -> 1, "C" -> 2, "G" -> 3, "T" -> 4};

Der Automat nimmt Zustände für Exon (1), Spleißen (2), Intron (3) und Ende (4) an, mit den folgenden Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Zuständen:

In[3]:=

X tm = {{0.9, 0.1, 0, 0}, {0, 0, 1, 0}, {0, 0, 0.9, 0.1}, {0, 0, 0, 1}};

Die Emissionen sind die Nukleotide A (1), C (2), G (3), T (4) oder Ende (5).

In[4]:=

X em = PadRight[{exon, splice, intron, UnitVector[5, 5]}];

In[5]:=

X hmm = HiddenMarkovProcess[1, tm, em];

Finden Sie die wahrscheinlichste Nukleotidsubsequenz (Exon, Spleißen, Intron oder Ende).

In[6]:=

X sites = FindHiddenMarkovStates[Append[dnaSeq, 5], hmm]

Out[6]=

Ermitteln Sie die Verbundwahrscheinlichkeit der Vorgänger-Nukleotidsequenz und der DNA-Sequenz.

In[7]:=

X Fold[Times, Likelihood[DiscreteMarkovProcess[hmm], sites], MapThread[Part[em, #1, #2] &, {sites, Append[dnaSeq, 5]}]]

Out[7]=