Reconstruction of overlapped protein spots using RBF networks

Abstract

Detection and quantification of proteins in two-dimensional electrophoresis gel images is complicated but the same time important task for the development of modern diagnostics and prognostics systems. In this paper the solution of effective protein spot segmentation in two-dimensional electrophoresis gel images is proposed. It is based on the reconstruction of protein spots that are overlapping by the use of modified RBF network. The Anisotropic Gaussian Function with a tilt is proposed for individual protein spot shape model and as the basis function for modified RBF network. By experimentation modified RBF network is proven to be superior to watershed transformation and shape modeling based approaches. The modified RBF network in comparison to watershed transformation separates overlapped spots with the same accuracy in up to two times shorter distance between spots. At the same time computational load of usual and modified RBF networks differs insignificantly.

Baltymų, esančių dvimatės elektroforezės gelių vaizduose, aptikimas ir įvertinimas yra sudėtingas, tačiau labai svarbus uždavinys kuriant šiuolaikines diagnostikos ir prognostikos sistemas. Šiame straipsnyje pasiūlytas efektyvus baltymų dėmių segmentavimo būdas. Jis remiasi susiliejusių baltymų dėmių rekonstrukcija tam taikant modifikuotą spindulio tipo bazės tinklą. Siūloma šiame tinkle taikyti anizotropines Gauso funkcijas su pasvirimu. Eksperimentiškai parodyta, kad modifikuotas spindulio tipo bazės tinklas geriau nei vandenskyros transformacija ar baltymo dėmių modeliavimas atskiria susiliejusias baltymų dėmes. Palyginus siūlomą metodą su vandenskyros transformacija, nustatyta, kad esant tam pačiam dėmių centrų nustatymo tikslumui, siūlomas metodas gali atskirti iki dviejų kartų arčiau esančias baltymų dėmes. Kartu parodyta, kad modifikuoto ir originalaus spindulio tipo bazės tinklų mokymo trukmės mažai skiriasi.