DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması

Organizmayı inşa etmek ve canlılığını sürdürmek için devasa bilgi barındıran DNA, önemli bir biyobelirteçtir. A,T,G ve C harflerinden oluşan sembolik bir dizilime sahip olan DNA genom parçası, protein üreten(ekson) ve protein üretmeyen(intron) kısımlardan meydana gelmektedir. Bu bölgelerin tanımlanması; kanserin gelişme durumunun incelenmesi, ilgili gen bölgelerinde mutasyonun gerçekleşip gerçekleşmediğinin izlenmesi ya da organizmanın büyüme ve gelişme durumlarının düzenlenmesi gibi farklı konuların aydınlatılmasında önemli bir role sahiptir. Bu kapsamda bilgisayar destekli sistemler ile ekson ve intron bölgelerinin doğru bir şekilde ayırt edilmesi hedeflenmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, farklı sayısal haritalama teknikleri ile sayısallaştırılan sembolik DNA dizilimleri üzerinde en başarılı sayısal haritalama tekniğine performans ölçütleri vasıtasıyla karar verilmiştir. Ardından ilk kısımda seçilen haritalama tekniği kullanılarak sayısallaştırılan DNA dizilimlerinin spektogram olarak ifade edilmesi sağlanmıştır. Zamanla değişen bir sinyalin frekans spektrumunun görsel bir temsili olan spektogramlar exon ve intron bölgeleri olarak etiketlendikten sonra öğrenme aktarımı olan EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılmıştır. Sınıflandırma sürecinin sonunda başarı oranı ve AUC değeri %100 olarak elde edilmiştir.

___

[1] Barman S., Saha S., Mandal A., and Roy M., Prediction of protein coding regions of a DNA sequence through spectral analysis, 2012 International Conference on Informatics, Electronics and Vision, pp. 12–16, 2012, doi: 10.1109/ICIEV.2012.6317389.

[2] Yu N., Li Z. and Yu Z., Survey on encoding schemes for genomic data representation and feature learning-from signal processing to machine learning, Big Data Mining and Analytics, 1(3), 191–210, 2018, doi:10.26599/BDMA.2018.9020018.

[3] Hota M. K. and Srivastava V. K., Performance analysis of different DNA to numerical mapping techniques for identification of protein coding regions using tapered window based short-time discrete Fourier transform , ICPCES 2010 - International Conference on Power, Control and Embedded Systems, pp. 0–3, 2010, doi: 10.1109/ICPCES.2010.5698675.

[4] Das B. and Türkoglu I., Sayisal haritalama teknikleri ve Fourier dönüsümü kullanilarak DNA dizilimlerinin siniflandirilmasi, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31(4), 921–932, 2016, doi: 10.17341/gazimmfd.278447.

[5] Das L., Das J. K. and Nanda S., Detection of exon location in eukaryotic DNA using a fuzzy adaptive Gabor wavelet transform, Genomics, 112(6), 4406–4416, 2020, doi: 10.1016/j.ygeno.2020.07.020.

[6] Hsieh S. J., Lin C. Y., Chung Y. S. and Tang C. Y., Comparative exon prediction based on heuristic coding region alignment, Proceeding of the International Symposium on Parallel Architectures, Algorithms and Networks, 14–19, 2005, doi: 10.1109/ISPAN.2005.29.

[7] Abo-Zahhai M., Ahmed S. M. and Abd-Elrahman S. A., K11. A new numerical mapping technique for recognition of exons and introns in DNA sequences, National Radio Science Conference NRSC, Proceedings, 573–580, 2013, doi: 10.1109/NRSC.2013.6587955.

[8] Das B. and Turkoglu I., A novel numerical mapping method based on entropy for digitizing DNA sequences, Neural Computing and Applications, 29(8), 207–215, 2018, doi: 10.1007/s00521-017-2871-5.

[9] Gupta R., Mittal A., Singh K., Bajpai P. and Prakash S., A Time Series Approach for Identification of Exons and Introns, 91–93, 2008, doi: 10.1109/icit.2007.54.

[10] Roy M. and Barman S., Spectral analysis of coding and non-coding regions of a DNA sequence by Parametric method, Proceeding of the 2010 Annual IEEE India Conference: Green Energy, Computing and Communication. 7–10, 2010, doi: 10.1109/INDCON.2010.5712676.

[11] Marhon S. A. and Kremer S. C., Protein coding region prediction based on the adaptive representation method, Canadian Conference on Electrical and Computre Engineering, 000415–000418, 2011, doi: 10.1109/CCECE.2011.6030484.

[12] Li J. et al., Integrated entropy-based approach for analyzing exons and introns in DNA sequences, BMC Bioinformatics, 20(Suppl 8), 11–13, 2019, doi: 10.1186/s12859-019-2772-y.

[13] Dessouky A. M., et al., Non-parametric spectral estimation techniques for DNA sequence analysis and exon region prediction, Computer and Electrical Engineering, 73, 334–348, 2019, doi: 10.1016/j.compeleceng.2018.12.001.

[14] Singh A. K. and Srivastava V. K., The three base periodicity of protein coding sequences and its application in exon prediction, 2020 7th International. Conference Signal Processing and Integrated Networks, SPIN 2020, 64, 1089–1094, 2020, doi: 10.1109/SPIN48934.2020.9071068.

[15] Anastassiou D., Dimitris Anastassiou, IEEE Signal Processing Magazine., 8–20, 2001.

[16] Liu D. W. et al., Automated detection of cancerous genomic sequences using genomic signal processing and machine learning, Future Generation Computer Systems, 98, 233–237, 2019, doi: 10.1016/j.future.2018.12.041.

[17] Abo-Zahhad M., Ahmed S. M. and Abd-Elrahman S. A., Genomic Analysis and Classification of Exon and Intron Sequences Using DNA Numerical Mapping Techniques, International Journal of Information Technology and Computer Science, 4(8), 22–36, 2012, doi: 10.5815/ijitcs.2012.08.03.

[18] Duran K., Yüksek Lisans Tezi, İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 2013. [19] Aygün O., Yüksek Lisans Tezi, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya, 2006.

[20] Avci K. and O. Coskun, Spectral performance analysis of cosh window based new two parameter hybrid windows, 26th IEEE Signal Processing and Communications Applications Conference SIU, 1–4, 2018, doi: 10.1109/SIU.2018.8404812.

[21] Hashimoto D. A., Ward T. M. and Meireles O. R., The Role of Artificial Intelligence in Surgery, Advances in Surgery, 54, 89–101, 2020, doi: 10.1016/j.yasu.2020.05.010.

[22] Atila Ü., Uçar M., Akyol K., and Uçar E., Plant leaf disease classification using EfficientNet deep learning model, Ecological Informatics, 61, 2021, doi: 10.1016/j.ecoinf.2020.101182.

[23] Z. Muftuoglu, M. A. Kizrak, and T. Yildlnm, Differential Privacy Practice on Diagnosis of COVID-19 Radiology Imaging Using EfficientNet, International Conference on Innovations in Intelligent Systems and Application Proceedings, 2020, doi: 10.1109/INISTA49547.2020.9194651.

[24] Bahadır E., Kalender B., ROC Analizi ile Zung Depresyon Ölçeği Kesme Noktalarının Belirlenmesi,Adnan Menderes Üniversitesi, Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 5(2), 137–147.

___

Bibtex @araştırma makalesi { gazimmfd900987, journal = {Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi}, issn = {1300-1884}, eissn = {1304-4915}, address = {}, publisher = {Gazi Üniversitesi}, year = {2022}, volume = {37}, pages = {1355 - 1372}, doi = {10.17341/gazimmfd.900987}, title = {DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması}, key = {cite}, author = {Akalın, Fatma and Yumuşak, Nejat} }
APA Akalın, F. & Yumuşak, N. (2022). DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi , 37 (3) , 1355-1372 . DOI: 10.17341/gazimmfd.900987
MLA Akalın, F. , Yumuşak, N. "DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması" . Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37 (2022 ): 1355-1372 <
Chicago Akalın, F. , Yumuşak, N. "DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37 (2022 ): 1355-1372
RIS TY - JOUR T1 - DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması AU - Fatma Akalın , Nejat Yumuşak Y1 - 2022 PY - 2022 N1 - doi: 10.17341/gazimmfd.900987 DO - 10.17341/gazimmfd.900987 T2 - Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 1355 EP - 1372 VL - 37 IS - 3 SN - 1300-1884-1304-4915 M3 - doi: 10.17341/gazimmfd.900987 UR - Y2 - 2021 ER -
EndNote %0 Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması %A Fatma Akalın , Nejat Yumuşak %T DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması %D 2022 %J Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi %P 1300-1884-1304-4915 %V 37 %N 3 %R doi: 10.17341/gazimmfd.900987 %U 10.17341/gazimmfd.900987
ISNAD Akalın, Fatma , Yumuşak, Nejat . "DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 37 / 3 (Şubat 2022): 1355-1372 .
AMA Akalın F. , Yumuşak N. DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(3): 1355-1372.
Vancouver Akalın F. , Yumuşak N. DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2022; 37(3): 1355-1372.
IEEE F. Akalın ve N. Yumuşak , "DNA genom dizilimi üzerinde dijital sinyal işleme teknikleri kullanılarak elde edilen ekson ve intron bölgelerinin EfficientNetB7 mimarisi ile sınıflandırılması", Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 37, sayı. 3, ss. 1355-1372, Şub. 2022, doi:10.17341/gazimmfd.900987
Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi
  • ISSN: 1300-1884
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Yayıncı: Gazi Üniversitesi

209.6b101.6b

Sayıdaki Diğer Makaleler

Senkron modülasyon tekniklerine uygulanabilen KNN ve Karar Ağaçları tabanlı SPPM demodülatörler

Kubilay Muhammed SÜNNETCİ, Ahmet ALKAN

Makine öğrenmesi ve derin öğrenme yöntemleri kullanılarak e-perakende sektörüne yönelik talep tahmini

Mehmet ACI, Gamze AYYILDIZ DOĞANSOY

Katkılı oksit kaplaması büyütülen AZ91 alaşımının kan plazması içerisindeki biyoçözünürlüğünün incelenmesi

Ayşenur ÇELİK, Ebru Emine ŞÜKÜROĞLU

Demir yüklenmiş kitosanın Reaktif Turuncu 16 boyar maddesinin giderimine etkisi

Eda CEYLAN, Gizem BAŞARAN, Nihal BEKTAŞ, Cengiz YATMAZ

Otonom sürüş için ön koltuk geliştirme: Yenilikçi ürün geliştirme vakası

Koray ALTUN, Reyhan ÖZCAN BERBER, Recep KURT, Enes BEKTAŞ, Sertan TURAN, Varol KORKMAZ

Kırsal konutta mekânsal değişim: Büyükkonuk Köyü (Kom-i Kebir), Kuzey Kıbrıs Örneği

Leyla ÇINAR ALGÜL, Türkan URAZ, Özlem OLGAÇ TÜRKER

Meyve ve sebze atıkları ile anaerobik çoklu arıtma çamuru çürütme optimizasyonu: Metan üretim potansiyeli, proses performansı ve stabilize çamur kalitesi

Dilek ERDİRENÇELEBİ, Fatmanur SARIKAYA

Zararlı yazılım kaynaklı veri kaçırma ataklarına karşı yeni bir doküman sınıflandırma algoritması

Yahya KESENEK, İbrahim ÖZÇELİK, Emrah KAYA

CuAlTa alaşımına hava atmosferinde uygulanan yüksek sıcaklığın termodinamik parametrelerine ve mikro yapısına etkileri

Ercan ERCAN, Fethi DAĞDELEN

Betonarme yapılarda burulma düzensizliğinin önlenmesinde Genetik Algoritma yaklaşımı

Zakia SADAT, Abdussamet ARSLAN