Metodología para la caracterización de la apitoxina desde imágenes de electroforesis bidimensional en gel usando descriptores espaciales

La electroforesis bidimensional, una de las técnicas más empleadas para el análisis proteómico, permite separar cientos o miles de proteínas en un único gel, mostrando un patrón característico. En el análisis de estas imágenes es muy importante una correcta detección de las proteínas, ya que cualquier error en esta etapa puede llevar a la detección de falsas proteínas, o a obviar proteínas importantes, pero de baja abundancia, lo cual afectaría los resultados del análisis. Técnicas de segmentación son empleadas para separar las proteínas del fondo y encontrar anomalías. Los métodos empleados para la segmentación de imágenes de electroforesis bidimensional en gel (2DGE) se pueden clasificar como: métodos basados en detección de bordes, métodos morfológicos, umbralización, multiumbralización y métodos basados en regiones. Adicional a la detección de proteínas en imágenes 2DGE, en muchos estudios proteómicos se hace necesario la fusión o registro de imágenes para la identificación y comparación de patrones de varias muestras diferentes. Para este proceso de fusión se pueden usar las imágenes originales o los resultados de la segmentación. A pesar de los avances significativos en el campo de procesamiento de imágenes de 2DGE, no se encuentran en la literatura métodos completamente automatizados. Las herramientas comerciales disponibles para el análisis y procesamiento de imágenes 2DGE requieren que el usuario seleccione adecuadamente ciertos parámetros, de los cuales dependen los resultados arrojados por el software. Este proyecto propone una metodología de procesamiento de imágenes 2DGE que incluye la fase de segmentación y fusión. Se realiza una comparación de técnicas de segmentación usando 24 imágenes 2DGE obtenidas del veneno de apitoxina. A partir de esta comparación, los mejores resultados fueron obtenidos con la técnica de multiumbralización automática en 16 y 8 ventanas. Por su parte, la fusión de imágenes se obtiene con base en el promedio de valores de pixeles relacionados en cada par de imágenes comparadas. A partir de la metodología propuesta se logró caracterizar la apitoxina para abejas de interior y exterior, con una identificación automática de 79 de las 115 proteínas conocidas en el patrón, equivalente al 68.7%.Magister en Automatización y Contro

Automatic analysis of 2D polyacrylamide gels in the diagnosis of DNA polymorphisms

Introduction: The analysis of polyacrylamide gels is currently carried out manually or automatically. In the automatic method, there are limitations related to the acceptable degree of distortion of lane and band continuity. The available software cannot deal satisfactorily with this type of situations. Therefore, the paper presents an original image analysis method devoid of the aforementioned drawbacks.Material: This paper examines polyacrylamide gel images from Li-Cor DNA Sequencer 4300S resulting from the use of the electrophoretic separation of DNA fragments. The acquired images have a resolution dependent on the length of the analysed DNA fragments and typically it is MG×NG=3806×1027 pixels. The images are saved in TIFF format with a grayscale resolution of 16 bits/pixel. The presented image analysis method was performed on gel images resulting from the analysis of DNA methylome profiling in plants exposed to drought stress, carried out with the MSAP (Methylation Sensitive Amplification Polymorphism) technique.Results: The results of DNA polymorphism analysis were obtained in less than one second for the Intel Core™ 2 Quad CPU [email protected], 8GB RAM. In comparison with other known methods, specificity was 0.95, sensitivity = 0.94 and AUC (Area Under Curve) = 0.98.Conclusions: It is possible to carry out this method of DNA polymorphism analysis on distorted images of polyacrylamide gels. The method is fully automatic and does not require any operator intervention. Compared with other methods, it produces the best results and the resulting image is easy to interpret. The presented method of measurement is used in the practical analysis of polyacrylamide gels in the Department of Genetics at the University of Silesia in Katowice, Poland

Some theoretical contributions to the evaluation and assessment of finite mixture models with applications

This dissertation develops theory and methodology for the evaluation and assessment of finite mixture models. New methods for simulating finite mixture models satisfying a pre-specified level of complexity defined through the notion of pairwise overlap, are developed. Corresponding software is publicly available at CRAN. This dissertation also develops methodology for assessing significance in finite mixture models with applications to model-based unsupervised and semi-supervised clustering frameworks. The dissertation concludes with an application of finite mixture models to two-dimensional gel electrophoresis