Берниязов Нуржан Жигерович

Казахский Национальный Университет им. Аль-Фараби, механико-математический факультет, кафедра «Информатика»

Java-модель для ДНК

На современном этапе развития технологий, информационные системы заняли ключевое место в повседневной жизни. Они не только прочно вошли и стали неотъемлемой частью всех производственных процессов, но и обеспечивают досуг человека. Динамически обновляемые базы данных банков, которыми мы пользуемся, электронные каталоги библиотек, online афиши кинотеатров, интернет-магазины, электронные версии любимых печатных изданий – все это online ресурсы, доступные нам через интернет и используемые нами каждый день.

Представьте себе мир, где бы вы смогли иметь один для всех ваших рессурсов код доступа! Не номер карточки, не номер удостоверения личности вам не потребуется, а нужен будет лишь код вашего ДНК. Это не только код вашего тела, но в тоже время это может быть ваш личный пароль или ваш код доступа на какой-либо из ресурсов. Мы предлагаем программные инструменты для анализа сравнения ДНК кодов человека. На их основе можно написать защищенные программные продукты для управления своими банковскими счетами или входом в квартиру или офис.

ДНК представляет собой двойную нить, скрученную в спираль. Каждая нить состоит из последовательно соединенных нуклеотидов. Каждый нуклеотид ДНК содержит одно из четырёх азотистых оснований - гуанин (G), аденин (A) (пурины), тимин (T) и цитозин (C), связанное с дезоксирибозой, к последней, в свою очередь, присоединена фосфатная группа. Между собой соседние нуклеотиды соединены в цепи фосфодиэфирной связью, образованной 3'-гидроксильной (3'-ОН) и 5'-фосфатной группами (5'-РО3). Это свойство обуславливает наличие полярности в ДНК, т.е. противоположной направленности, а именно 5'- и 3'-концов: 5'-концу одной нити соответствует 3'-конец второй нити.

В данной работе разрабатывается JAVA-модель для каждого из ключевых узлов ДНК. Модель состоит из классов с методами простейшего обрабатывания данных, самих классов для объектов и API для удобной работы с данными, используя макровские алгоритмы обработки схожести данных. Отдельные классы будут собираться кортежом в один большой объект класса ДНК. Этот класс будет иметь удобные на сегодняшний день алгоритмы расшифровывания генетических текстов.

Java-модель представляет собой набор java-пакетов. Есть главные пакеты и есть вспомогательные пакеты содержащие классы-пасыльные. Так же все классы выполнены в виде бинов, то есть у каждого класса есть конструктор по умолчанию, то есть без параметров и так же есть аксессоры для полей класса. Главными пакетами являються химические малекулы, которые являються елементарными частицами для химических процессов протикающих в процессах так или иначе связанных с ДНК. Вспомогательные пакеты несут в себе методы для обработки и работы с элементарными частицами. К примеру для постойки самой ДНК надо будет пользоваться вспомогательным классом DNK и использовать метод add(Element e); Интерфейс этого метода выглядит так public void add(Element e);. Так же есть классы для обработки этих ДНК уже построенных. Канешно еще реализованны не все алгоритмы, но я думаю это всего лишь вопрос времени. Все известные алгоритмы приблизительно будут раелизованны до конца лета. Сейчас java-модель компилируеться на java версии 1.6.0 , но думаю можно сделать поддержку версий 1.4 и выше.

Удобность этой модели очевидна. Этои пакеты, которые всместе образуют Java-модель ДНК можно будет переписать и на другие языки. Сам язык программирования Java с каждым годом прочно закрепляет позиции как одного из самых передовых языко программирования.

Самые массивные пакеты модели.

Пакет	Описание
NB.Elements	Содержит основные классы по элементарным частицам в процессах ДНК, к примеру такие как: Аденин, Гуанин, Тимин, Цитозин и другие важные элементы
NB.DNK	Содержит методы и классы для сборки из Элементов той ДНК, которая нам нужна, или наоборот из данной днк получить все ее элементы.
NB.UTIL	Методы обработки ДНК. Алгоритмы для элементарного распознования.

Список литературы:

1. Библиотека профессионала. Java2. Том1. http://www.books.ru/shop/books/82336 (по состоянию на 24 февраля 2009 года)

2. Библиотека профессионала. Java2. Том2. http://www.books.ru/shop/books/31169 (по состоянию на 24 февраля 2009 года)

3. Щербак В. И., Биоинформатика. Учебное пособие по Computer Sciences. - Алматы, 2004.