局部疊加基因表達模式聚類分析方法研究.pdf

1、局部疊加基因表達模式是指一組基因的表達水平在條件選擇性和表達多樣性等生物學(xué)機制作用下表現(xiàn)出來的表達特征,該模式的研究與發(fā)現(xiàn)有助于揭示基因在不同細胞調(diào)控條件下承擔(dān)的功能以及不同基因簇在整個細胞調(diào)控過程中潛在的生物學(xué)關(guān)系。然而,局部疊加基因表達模式分析問題的特殊性給聚類分析方法研究提出了挑戰(zhàn),不僅要求聚類分析方法能夠有效挖掘不同表達子空間下的局部基因表達模式,同時還要求所挖掘的結(jié)果具有生物學(xué)一致性并符合基因表達選擇性和多樣性的生物學(xué)機制。<

2、br>　　本文針對局部疊加基因表達模式挖掘與分析涉及的四個密切相關(guān)的問題,即基因疊加局部表達模式的挖掘問題、基因和表達子空間雙向疊加局部表達模式的挖掘問題、局部基因表達模式子空間邊界模糊問題、以及局部基因表達模式的提取與優(yōu)化問題,以模糊聚類和變量加權(quán)子空間聚類方法為基礎(chǔ),并結(jié)合了基于基因本體和基因共表達網(wǎng)絡(luò)的基因聚類有效性驗證方法,提出了模糊硬子空間聚類分析方法、模糊軟子空間聚類分析方法、可變窗口分析方法和后處理分析方法,為開展局部疊加

3、基因表達模式的挖掘與分析提供了新型有效的分析方法和工具。
　　本文的總體研究思路是針對局部疊加基因表達模式分析的問題特性,在綜合分析了現(xiàn)有的聚類方法特點的基礎(chǔ)上，以模糊聚類和變量加權(quán)子空間聚類方法為基礎(chǔ),提出了模糊W-K-Means方法和模糊EWKM方法。所提出的方法不僅能夠發(fā)現(xiàn)與局部基因表達模式相關(guān)的一組表達子空間以及該子空間下的局部表達基因聚類,而且能夠同時實現(xiàn)基因與聚類之間的一對多映射,實驗結(jié)果證明利用上述方法挖掘的局部疊加

4、基因表達模式具有生物學(xué)一致性并符合基因表達的生物學(xué)機制,有效地解決了局部疊加基因表達模式的挖掘問題。此外,本文進一步針對所挖掘的局部表達基因聚類具有表達子空間邊界模糊和表達模式受噪聲干擾的問題,提出了可變窗口分析方法和后處理分析方法,通過交互式可視化方式查看基因聚類在不同表達子空間下局部表達模式的動態(tài)變化過程來確定基因聚類的局部表達子空間邊界,并通過噪聲清除、屬性權(quán)重更新、表達模式建模和聚類有效性驗證等一系列操作,實現(xiàn)局部疊加基因表達模

5、式的增強,進一步提高了所挖掘的基因表達模式的質(zhì)量。
　　本文提出的分析方法瞄準(zhǔn)了局部疊加基因表達模式分析問題的不同方面,并各有側(cè)重。其中,本文提出的模糊W-K-Means方法和模糊EWKM方法集中解決了局部疊加基因表達模式挖掘問題,可變窗口方法和后處理方法集中對得到的聚類結(jié)果進行深入地分析和處理。同時,本文提出的四種分析方法都以變量加權(quán)子空間聚類方法為基礎(chǔ),可配合使用,作為解決局部疊加基因表達模式分析中所包括的模式挖掘、模式提取、