生物分子網(wǎng)絡(luò)的相似子網(wǎng)搜索算法研究及應(yīng)用.pdf

1、21世紀(jì)是信息科學(xué)、生命科學(xué)的時代，隨著人類基因組計劃的完成，人類進(jìn)入后基因組時代，此時所面臨的一個主要挑戰(zhàn)是如何理解基因、蛋白質(zhì)、酶等生物分子如何相互作用形成一個功能網(wǎng)絡(luò)。本論文將計算機(jī)科學(xué)應(yīng)用于生物分子網(wǎng)絡(luò)的研究，以搜索保留區(qū)域、發(fā)現(xiàn)新的生物功能、幫助理解生物的進(jìn)化以及疾病的研究等。 本論文以蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)和代謝網(wǎng)絡(luò)為研究對象，以跨物種的網(wǎng)絡(luò)搜索為算法，研究酵母、果蠅、大腸桿菌等不同物種間分子網(wǎng)絡(luò)的相似性，從而進(jìn)一步認(rèn)知

2、蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)和代謝網(wǎng)絡(luò)，獲取生物進(jìn)化過程中的保守信息，并將相似網(wǎng)絡(luò)中反映的信息作為進(jìn)一步研究和治療疾病的參考。 本文通過了解PathBLAST、MNAligner等目前已有的生物分子網(wǎng)絡(luò)比對相關(guān)算法，提出直接鄰居優(yōu)先反饋搜索算法，實現(xiàn)以蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)為代表的無向網(wǎng)絡(luò)的跨物種搜索。該算法綜合蛋白質(zhì)的序列信息和蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，將蛋白質(zhì)的功能信息反饋到搜索過程中，實現(xiàn)不同物種間蛋白質(zhì)相互作用相似子網(wǎng)絡(luò)的搜索

3、。與同類算法的對比實驗表明，利用該算法獲得的搜索結(jié)果與目標(biāo)子網(wǎng)具有更高的相似度。 本文將直接鄰居優(yōu)先搜索算法應(yīng)用到代謝網(wǎng)絡(luò)的相似子網(wǎng)的搜索，搜索過程中綜合酶的功能同源性以及酶的代謝路徑信息，對大腸桿菌和酵母的代謝網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搜索，對搜索結(jié)果的分析表明該算法對有向網(wǎng)絡(luò)的搜索具有較好的計算精度。 最后，本文利用直接鄰居優(yōu)先反饋搜索算法對帕金森氏病果蠅模型生物實驗的數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，驗證反饋算法的有效性。分析果蠅帕金森病相關(guān)的蛋白質(zhì)相