基于互信息網(wǎng)絡(luò)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(xué)研究重點(diǎn)從對(duì)單個(gè)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(yùn)行機(jī)理。特別是快速獲得的高通量基因數(shù)據(jù)資料為生物學(xué)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(xué)的重要研究。本文主要是利用基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)建立基因互信息相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)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(yīng)算法。
　　本文利用從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)的GEO中搜集的基因表

2、達(dá)譜數(shù)據(jù)構(gòu)建全基因互信息相關(guān)網(wǎng)絡(luò)，以此作為兩個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化方法的基礎(chǔ)。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　?、?利用社會(huì)選擇模型及其算法進(jìn)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(duì)應(yīng)的基因相關(guān)網(wǎng)絡(luò)、并考察各網(wǎng)絡(luò)中基因在不同結(jié)構(gòu)參數(shù)（節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度、介數(shù)和聚類系數(shù)）下的差異。其次，針對(duì)不同結(jié)構(gòu)參數(shù)下基因的排序，建立社會(huì)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(duì)酵母全基因數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)

3、果進(jìn)行基因注釋，驗(yàn)證方法的有效性。
　?、?結(jié)合進(jìn)化博弈理論與最大團(tuán)算法來研究基因功能模塊的確定:進(jìn)化穩(wěn)定策略是進(jìn)化博弈理論中類似納什均衡的概念，它體現(xiàn)了生物進(jìn)化過程中的強(qiáng)穩(wěn)定性。在基因相關(guān)網(wǎng)絡(luò)中，進(jìn)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(luò)中確定進(jìn)化穩(wěn)定策略的問題轉(zhuǎn)化為求解一類推廣的最大團(tuán)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(yán)格局部最優(yōu)解、也就是確定基因模塊的有效算法。最