生物分子網(wǎng)絡的相似子網(wǎng)搜索算法研究及應用.pdf

1、21世紀是信息科學、生命科學的時代，隨著人類基因組計劃的完成，人類進入后基因組時代，此時所面臨的一個主要挑戰(zhàn)是如何理解基因、蛋白質、酶等生物分子如何相互作用形成一個功能網(wǎng)絡。本論文將計算機科學應用于生物分子網(wǎng)絡的研究，以搜索保留區(qū)域、發(fā)現(xiàn)新的生物功能、幫助理解生物的進化以及疾病的研究等。 本論文以蛋白質相互作用網(wǎng)絡和代謝網(wǎng)絡為研究對象，以跨物種的網(wǎng)絡搜索為算法，研究酵母、果蠅、大腸桿菌等不同物種間分子網(wǎng)絡的相似性，從而進一步認知

2、蛋白質相互作用網(wǎng)絡和代謝網(wǎng)絡，獲取生物進化過程中的保守信息，并將相似網(wǎng)絡中反映的信息作為進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)絡比對相關算法，提出直接鄰居優(yōu)先反饋搜索算法，實現(xiàn)以蛋白質相互作用網(wǎng)絡為代表的無向網(wǎng)絡的跨物種搜索。該算法綜合蛋白質的序列信息和蛋白質相互作用網(wǎng)絡的拓撲結構信息，將蛋白質的功能信息反饋到搜索過程中，實現(xiàn)不同物種間蛋白質相互作用相似子網(wǎng)絡的搜索

3、。與同類算法的對比實驗表明，利用該算法獲得的搜索結果與目標子網(wǎng)具有更高的相似度。 本文將直接鄰居優(yōu)先搜索算法應用到代謝網(wǎng)絡的相似子網(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)絡進行搜索，對搜索結果的分析表明該算法對有向網(wǎng)絡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)進行研究，驗證反饋算法的有效性。分析果蠅帕金森病相關的蛋白質相