Интерпретация динамики энтропии при проведении генетических исследований методом снижения мультифакторной размерности

Авторы

  • Владимир Александрович Иванюкович Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь
  • Сергей Борисович Мельнов Белорусский государственный университет физической культуры, пр. Победителей, 105, 220020, г. Минск, Беларусь
  • Ма Мин Белорусский государственный университет физической культуры, пр. Победителей, 105, 220020, г. Минск, Беларусь

Ключевые слова:

генетика, моделирование, снижение мультифакторной размерности, ген-генные взаимодействия, генотип, фенотип, энтропия, статистический анализ, классификация

Аннотация

Метод снижения мультифакторной размерности (multifactor dimensionality reduction, MDR) позволяет с высокой точностью подбирать комбинации предикторов (генов, аллелей), соответствующих тому или иному фенотипу (исходу). Однако граф изменения энтропии и дендрограмма взаимодействия, которые строятся в реализующем этот метод программном приложении MDR (версия 3.0.2), не характеризуют ген-генные взаимодействия. На примерах классификации спортсменов по данным их генотипов показано, что приложение строит граф изменения статистической энтропии при понижении размерности, который не соответствует силе и направленности реальных ген-генных взаимодействий, а описывает эффективность свертывания предикторов при объединении двух или более факторов в целях достижения максимальной точности классификации исходов.

Биографии авторов

  • Владимир Александрович Иванюкович, Международный государственный экологический институт им. А. Д. Сахарова БГУ, ул. Долгобродская, 23/1, 220070, г. Минск, Беларусь

    кандидат физико-математических наук, доцент; доцент кафедры информационных технологий в экологии и медицине факультета мониторинга окружающей среды

  • Сергей Борисович Мельнов, Белорусский государственный университет физической культуры, пр. Победителей, 105, 220020, г. Минск, Беларусь

    доктор биологических наук, профессор; профессор кафедры анатомии факультета оздоровительной физической культуры

  • Ма Мин, Белорусский государственный университет физической культуры, пр. Победителей, 105, 220020, г. Минск, Беларусь

    аспирантка кафедры анатомии факультета оздоровительной физической культуры. Научный руководитель – С. Б. Мельнов

Библиографические ссылки

  1. Hahn LW, Ritchie MD, Moore JH. Multifactor dimensionality reduction software for detecting gene – gene and gene – environment interactions. Bioinformatics. 2003;19(3):376–382. DOI: 10.1093/bioinformatics/btf869.
  2. Motsinger AA, Ritchie MD. Multifactor dimensionality reduction: an analysis strategy for modelling and detecting gene – gene interactions in human genetics and pharmacogenomics studies. Human Genomics. 2006;2:318. DOI: 10.1186/1479-7364-2-5-318.
  3. Yang C-H, Lin Y-D, Yang C-S, Chuang L-Y. An efficiency analysis of high-order combinations of gene – gene interactions using multifactor dimensionality reduction. BMC Genomics. 2015;16:489. DOI: 10.1186/s12864-015-1717-8.
  4. Пономаренко ИВ. Использование метода multifactor dimensionality reduction (MDR) и его модификаций для анализа ген-генных и генно-средовых взаимодействий при генетико-эпидемиологических исследованиях (обзор). Научные результаты биомедицинских исследований. 2019;5(1):4–21. DOI: 10.18413/2313-8955-2019-5-1-0-1.
  5. Singh SA, Ghosh SK. Polymorphisms of XRCC1 and XRCC2 DNA repair genes and interaction with environmental factors influence the risk of nasopharyngeal carcinoma in Northeast India. Asian Pacific Journal of Cancer Prevention. 2016;17(6):2811–2819. DOI: 10.14456/apjcp.2016.13.
  6. Liao ZY, Yang S, Hu S, Liu J, Mao YJ, Sun SQ. Association between gene polymorphisms and SNP-SNP interactions of the matrix metalloproteinase 2 signaling pathway and the risk of vascular senescence. Biomedical and Environmental Sciences. 2024;37(2):146–156. DOI: 10.3967/bes2024.016.
  7. Бочарова АВ, Марусин АВ, Макеева ОА, Жукова ИА, Жукова НГ, Федоренко ОЮ и др. Межгенные взаимодействия при заболеваниях с нарушениями когнитивных функций человека. Медицинская генетика. 2022;21(7):24–29. DOI: 10.25557/2073-7998.2022.07.24-29.
  8. Ritchie MD, Hahn LW, Roodi N, Bailey LR, Dupont WD, Parl FF, et al. Multifactor dimensionality reduction reveals high-order interactions among estrogen-metabolism genes in sporadic breast cancer. The American Journal of Human Genetics. 2001;69(1):138–147.
  9. Сташкевич ДС, Беляева СВ, Филиппова ЮЮ, Бурмистрова АЛ. Межгенные взаимодействия генов цитокинов IL1, IL1RA, IL6, IL10 и TNFA у больных синдромом раздраженного кишечника и неспецифическим язвенным колитом русской популяции Челябинской области. Медицинская иммунология. 2018;20(6):921–926. DOI: 10.15789/1563-0625-2018-6-921-926.
  10. Иванюкович ВА, Николаенко ЕА, Мельнов СБ, Жур НВ, Лебедь ТЛ. Влияние классификации исходов на результат моделирования и прогнозирования методом MDR. В: Родькин ОИ, Герменчук МГ, редакторы. Сахаровские чтения 2023 года: экологические проблемы XXI века. Материалы 23-й Международной научной конференции; 18–19 мая 2023 г.; Минск, Беларусь. Часть 2. Минск: ИВЦ Минфина; 2023. с. 301–305.
  11. Кипень ВН, Михайлова МЕ, Снытков ЕВ, Романишко ЕЛ, Иванова ЕВ, Шейко РИ. Биоинформатический анализ геномов коммерческих пород домашних свиней для идентификации породоспецифичных SNP. Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наук. 2021;59(4):464–476. DOI: 10.29235/1817-7204-2021-59-4-464-476.
  12. Козлова АС, Лебедь ТЛ, Малиновская ЮВ, Мельнов СБ. Генетические маркеры сердечно-сосудистой патологии спортсменов спорта высших достижений. Экологический вестник. 2014;2:42–49. EDN: QTMWGY.
  13. Шепелевич НВ, Лебедь ТЛ, Мельнов СБ. Особенности генетического профиля выносливости у спортсменов-гребцов. Экологический вестник. 2013;4:20–24. EDN: HEJUNO.

Загрузки

Опубликован

2025-03-06

Выпуск

№ 1 (2025): Экспериментальная биология и биотехнология

Раздел

Генетика и молекулярная биология

Лицензия

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

Иванюкович, В. А., Мельнов, С. Б. ., & Мин, М. . (2025). Интерпретация динамики энтропии при проведении генетических исследований методом снижения мультифакторной размерности. Экспериментальная биология и биотехнология, 1, 40-46. https://journals.bsu.by/index.php/biology/article/view/6509