基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的建模及其結(jié)構(gòu)分解方法研究.pdf

1、生物信息學(xué)是在從信息處理與分析的角度研究生命現(xiàn)象的一門(mén)新興學(xué)科,基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的建模研究是近年來(lái)研究系統(tǒng)生物學(xué)的有效信息化手段之一?；蛘{(diào)控網(wǎng)絡(luò)是在高度聯(lián)通的細(xì)胞環(huán)境中,將基因組作為一個(gè)整體的組織結(jié)構(gòu)從系統(tǒng)學(xué)角度來(lái)研究基因的功能與行為。隨著信息技術(shù)和計(jì)算科學(xué)的進(jìn)步,在過(guò)去幾十年的時(shí)間里,基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)得到了廣泛的研究和迅猛的發(fā)展,在詳細(xì)解讀細(xì)胞代謝的功能基礎(chǔ)上,對(duì)探索生命活動(dòng)的機(jī)理,疾病的起因和治療發(fā)揮了巨大的作用。
　　 本文主要

2、針對(duì)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的模型的參數(shù)構(gòu)建和結(jié)構(gòu)分析的問(wèn)題進(jìn)行了研究,包括布爾基因網(wǎng)絡(luò)的在隨機(jī)狀態(tài)下的拓?fù)湫再|(zhì)的證明,基于概率布爾網(wǎng)絡(luò)參數(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)分解,模糊布爾基因網(wǎng)絡(luò)的智能計(jì)算方法構(gòu)建,從解構(gòu)和建構(gòu)兩個(gè)角度對(duì)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。此外,提出一種適合時(shí)序基因表達(dá)數(shù)據(jù)的混合聚類(lèi)算法。具體來(lái)說(shuō),本論文的創(chuàng)造性工作主要分述如下:
　　 1結(jié)合小世界網(wǎng)絡(luò)理論,采取一種布爾網(wǎng)絡(luò)隨機(jī)化的方法,結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的理論,對(duì)經(jīng)典隨機(jī)布爾網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隨機(jī)采樣

3、和仿真,證明作為基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型的布爾網(wǎng)絡(luò)在隨機(jī)化選擇下具有小世界拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有序性,生物學(xué)意義可解釋為細(xì)胞生命周期對(duì)細(xì)胞核中基因在干擾狀態(tài)下的穩(wěn)定性,并介紹一種構(gòu)建布爾網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單方法。
　　 2以概率布爾型基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)為例,提出一種大型基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分解的方法。其基本思想是結(jié)合對(duì)布爾基因網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫再|(zhì)的證明,結(jié)合概率布爾網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)建方法,將基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)抽象化,結(jié)合先驗(yàn)的和數(shù)學(xué)的方法制定規(guī)則,尋找網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),通過(guò)關(guān)鍵節(jié)

4、點(diǎn)的中心作用,提出一種最短路徑最大信息流的方法計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間最短路徑上的信息傳遞,以確定節(jié)點(diǎn)之間的相互調(diào)節(jié)作用,從而達(dá)到將基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)分割成小規(guī)模的功能性集中的子網(wǎng)絡(luò)。
　　 3構(gòu)建一種模糊化的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模型。在布爾型基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與概率布爾型基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)以及性質(zhì)的研究基礎(chǔ)上,引入對(duì)基因相互之間調(diào)控作用的模糊層次的劃分,結(jié)合先驗(yàn)知識(shí)建立模糊隸屬度函數(shù)構(gòu)建模糊概率布爾網(wǎng)絡(luò)。并對(duì)此網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行模擬和仿真,討論其穩(wěn)定狀態(tài)和在干擾下的魯