系統(tǒng)發(fā)生譜的邏輯分析方法在生物網(wǎng)絡(luò)研究中的應(yīng)用.pdf

1、細(xì)胞中的基因、蛋白質(zhì)以復(fù)雜相互作用關(guān)系系統(tǒng)地調(diào)控細(xì)胞活動。本文利用系統(tǒng)發(fā)生譜的邏輯建模和分析方法來鑒別基因間的高階邏輯關(guān)系。細(xì)胞核蛋白質(zhì)相互作用（PIN）數(shù)據(jù)庫與美國國立生物技術(shù)信息中心（NCBI）數(shù)據(jù)庫中含有580個相同基因，這些基因都是編碼蛋白質(zhì)復(fù)合體亞基的基因，篩選出它們在結(jié)腸癌臨床Ducks分期的A、B、C期組織（實驗組）和正常組織（對照組）中的表達(dá)譜，通過Wilcoxon秩和檢驗選取實驗組各期與對照組表達(dá)譜有顯著差異的153個

2、基因作為疾病候選基因。構(gòu)建了這些基因包含一、二階邏輯的網(wǎng)絡(luò)，比較了不同閾值下不同網(wǎng)絡(luò)的平均節(jié)點強度、平均路徑長度和平均聚類系數(shù)三個結(jié)構(gòu)參數(shù)。通過這些結(jié)構(gòu)參數(shù)間的差異性，選取合適的閾值對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行粗?；?，得到此閾值下的邏輯網(wǎng)絡(luò)圖。本文關(guān)注二階邏輯對應(yīng)的基因三元組以及不同期二階邏輯的類型分布。發(fā)現(xiàn)對照組中疾病候選基因間的二階邏輯類型分布較廣且較均勻，實驗組各期和對照組中，都不存在第五類和第七類二階邏輯；結(jié)腸癌A期幾乎全是第一類邏輯；結(jié)腸癌B期

3、和C期主要集中在第一、三、八類。我們認(rèn)為，基因或蛋白質(zhì)之間的二階邏輯可能是生物網(wǎng)絡(luò)的一類模體，不同類型的二階邏輯可能對應(yīng)生命活動中不同的生化反應(yīng)模式。對照組和實驗組各期邏輯網(wǎng)絡(luò)中二階邏輯類型分布差異可能說明正常組織和患病組織中生化反應(yīng)模式的差異。
　　基因編碼的蛋白質(zhì)大部分都以復(fù)合體亞基的形式存在，若干不同的亞基共同形成一個能夠完成獨立生物功能的蛋白質(zhì)復(fù)合體。為了在蛋白質(zhì)水平上研究細(xì)胞的生理機制，我們將上述獲得的基因邏輯序?qū)蛉?/p>

4、組中的基因映射到它們所編碼的亞基組成的蛋白質(zhì)復(fù)合體上，得到了大量蛋白質(zhì)復(fù)合體邏輯序?qū)腿M。其中，結(jié)腸癌A期復(fù)合體邏輯網(wǎng)絡(luò)中存在大量在端粒蓋帽過程中起重要作用的復(fù)合體。我們推測可能的原因是細(xì)胞在結(jié)腸癌A期開始癌變，染色體端粒開始復(fù)制，導(dǎo)致大量與端粒維持有關(guān)的復(fù)合體異?；钴S。結(jié)腸癌B期復(fù)合體邏輯網(wǎng)絡(luò)中的復(fù)合體多數(shù)與DNA修復(fù)有關(guān)。我們推測這可能是因為經(jīng)歷了結(jié)腸癌 A期細(xì)胞癌變之后，細(xì)胞中存在比正常狀態(tài)下更多的分子損傷，需要 DNA修復(fù)機

5、制發(fā)揮更強大的作用，以抑制或減緩細(xì)胞衰老、死亡或癌化的過程，從而導(dǎo)致與DNA修復(fù)有關(guān)的復(fù)合體異?；钴S。結(jié)腸癌C期復(fù)合體邏輯網(wǎng)絡(luò)中存在大量與轉(zhuǎn)錄有關(guān)的復(fù)合體。我們推測可能的原因是結(jié)腸癌C期癌細(xì)胞正在迅速增殖，酶需求量的增加促進(jìn)了轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行，同時與 DNA損傷有關(guān)的基因大量轉(zhuǎn)錄以抑制癌細(xì)胞分化或增殖。對照組復(fù)合體邏輯網(wǎng)絡(luò)中與轉(zhuǎn)錄、細(xì)胞周期、細(xì)胞生長、DNA修復(fù)和RNA加工有關(guān)的復(fù)合體均有出現(xiàn)。我們推測這可能是由于正常組織細(xì)胞中需要及時修復(fù)不