基于MicroRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的功能模塊識(shí)別算法研究.pdf

1、MicroRNA(miRNA)是一類非編碼小RNA分子，通過調(diào)控其目標(biāo)基因(mRNA)在許多生物進(jìn)程中扮演重要角色，其功能失調(diào)會(huì)導(dǎo)致各種人類復(fù)雜疾病甚至是癌癥的發(fā)生，因此對(duì)人類疾病的發(fā)生及發(fā)展過程中有著重要影響。研究miRNA功能調(diào)控模塊是了解miRNA調(diào)控機(jī)制的重點(diǎn)途徑之一，因此如何識(shí)別miRNA功能調(diào)控模塊成為人們揭開人類復(fù)雜疾病發(fā)生機(jī)理的關(guān)鍵。目前有關(guān)miRNA調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建大多是基于miRNA和mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性，而基于

2、此類方法識(shí)別出的miRNA調(diào)控關(guān)系僅僅只代表其樣本統(tǒng)計(jì)意義上的強(qiáng)相關(guān)性，并不能正確地體現(xiàn)實(shí)際的直接調(diào)控關(guān)系，有研究表明miRNA和目標(biāo)基因mRNA之間存在因果調(diào)控關(guān)系;另外網(wǎng)絡(luò)流(the Network Flood)相對(duì)于拓?fù)涮匦愿芙忉尠l(fā)生在權(quán)重和節(jié)點(diǎn)間的調(diào)控關(guān)系。為了更好地體現(xiàn)miRNA和目標(biāo)基因mRNA間的調(diào)控，本文結(jié)合miRNA和mRNA之間的因果關(guān)系以及網(wǎng)絡(luò)流理論分別提出兩種不同的miRNA功能調(diào)控模塊識(shí)別算法，主要研究工作有

3、:
　　(1)提出了一種基于因果關(guān)系的miRNA功能模塊識(shí)別算法CALM(theCAusaL-Modules)。CALM算法首先整合基因表達(dá)數(shù)據(jù)以及位點(diǎn)綁定信息，利用IDA策略識(shí)別miRNA-mRNA因果調(diào)控關(guān)系后通過不同miRNA的目標(biāo)基因之間的GO功能相似性獲取到的miRNA之間協(xié)同作用關(guān)系構(gòu)建miRNA-miRNA協(xié)同調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中采用聚類技術(shù)識(shí)別miRNA簇，通過鄰居節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展策略添加或刪除目標(biāo)基因，得到miRNA因果

4、調(diào)控模塊。通過實(shí)驗(yàn)表明，CALM算法降低了基于統(tǒng)計(jì)相關(guān)性預(yù)測(cè)miRNA與mRNA關(guān)系的假陽性，識(shí)別出的miRNA功能模塊顯著富集于更多的生物過程。
　　(2)為了進(jìn)一步提高在稠密網(wǎng)絡(luò)中miRNA調(diào)控模塊識(shí)別算法的效率以及更好地體現(xiàn)miRNA與目標(biāo)基因間的調(diào)控信息，本文提出一種基于網(wǎng)絡(luò)流的miRNA功能調(diào)控模塊識(shí)別算法FLDM(the FLooD-Module)。首先利用一種新的量化miRNA和目標(biāo)基因之間調(diào)控的方法來對(duì)miRNA因