基于互信息網(wǎng)絡關(guān)鍵基因選取的優(yōu)化方法.pdf

1、基因芯片技術(shù)的發(fā)展使得生物學研究重點從對單個基因的研究，轉(zhuǎn)變到在基因組結(jié)構(gòu)和功能的層次來研究生物系統(tǒng)的運行機理。特別是快速獲得的高通量基因數(shù)據(jù)資料為生物學研究提出了挑戰(zhàn)，如何在海量的基因數(shù)據(jù)中探尋特定生物過程中的關(guān)鍵基因及基因功能模塊已成為系統(tǒng)生物學的重要研究。本文主要是利用基因表達譜數(shù)據(jù)建立基因互信息相關(guān)網(wǎng)絡，在此基礎上研究篩選關(guān)鍵基因和確定基因功能模塊的最優(yōu)化模型及相應算法。
　　本文利用從NCBI數(shù)據(jù)庫的GEO中搜集的基因表

2、達譜數(shù)據(jù)構(gòu)建全基因互信息相關(guān)網(wǎng)絡，以此作為兩個基于網(wǎng)絡的優(yōu)化方法的基礎。具體研究內(nèi)容如下:
　　Ⅰ)利用社會選擇模型及其算法進行關(guān)鍵基因選取:首先，建立正常組和疾病組樣本數(shù)據(jù)所對應的基因相關(guān)網(wǎng)絡、并考察各網(wǎng)絡中基因在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)（節(jié)點強度、介數(shù)和聚類系數(shù)）下的差異。其次，針對不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下基因的排序，建立社會選擇理論中的序列聚合模型并討論相關(guān)算法，由此得到基因的聚合排序、并選取關(guān)鍵基因。最后，通過對酵母全基因數(shù)據(jù)進行數(shù)值實驗并對結(jié)

3、果進行基因注釋，驗證方法的有效性。
　?、?結(jié)合進化博弈理論與最大團算法來研究基因功能模塊的確定:進化穩(wěn)定策略是進化博弈理論中類似納什均衡的概念，它體現(xiàn)了生物進化過程中的強穩(wěn)定性。在基因相關(guān)網(wǎng)絡中，進化穩(wěn)定策略是關(guān)鍵基因功能模塊的一種良好的刻畫。基于這一思想，首先將基因相關(guān)網(wǎng)絡中確定進化穩(wěn)定策略的問題轉(zhuǎn)化為求解一類推廣的最大團問題;建立該問題的二次規(guī)劃模型和KKT條件，從而得到了求解嚴格局部最優(yōu)解、也就是確定基因模塊的有效算法。最