復(fù)雜基因邏輯網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、基因邏輯網(wǎng)絡(luò)是國際上引人注目的新興領(lǐng)域，已經(jīng)滲透到數(shù)理、生命、工程等眾多領(lǐng)域。數(shù)據(jù)分析和理論方法成為理論生物學(xué)研究中探索生物機(jī)理的重要途徑，也是人類認(rèn)識自然科學(xué)世界的重要工具。特別是對于基因復(fù)雜的功能系統(tǒng)，建立基因網(wǎng)絡(luò)這種理論方法的意義更為突出。 2004年，Bowers在蛋白質(zhì)相互作用的分析中引入了高階邏輯關(guān)系，從而建立了系統(tǒng)發(fā)生譜數(shù)據(jù)的邏輯分析(LAPP)的系統(tǒng)方法，可以揭示網(wǎng)絡(luò)中元素之間的一些更深入的邏輯關(guān)系。LAPP和傳

2、統(tǒng)建立基因邏輯網(wǎng)絡(luò)模型的方法不同，它給出了一個從復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的元素(或部件)的表達(dá)數(shù)據(jù)出發(fā)，通過邏輯分析，找到元素之間的邏輯關(guān)聯(lián)性的建模方法。這種方法能夠從蛋白質(zhì)表達(dá)譜數(shù)據(jù)出發(fā)，利用信息熵的算法發(fā)現(xiàn)兩種蛋白對一種蛋白的聯(lián)合作用，對于發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)之間的新的作用機(jī)理有重要意義。它對網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的發(fā)展有相當(dāng)?shù)囊饬x。 本文借鑒Bowers的LAPP方法，構(gòu)建了擬南芥芽部基因在不同刺激下的邏輯網(wǎng)絡(luò)，并對網(wǎng)絡(luò)的動力學(xué)進(jìn)行了分析，具體如下： 理

3、論上，改進(jìn)原有發(fā)掘邏輯關(guān)系的U值算法，給出支持度的概念，以此得到更精確的結(jié)果。給出用基因邏輯網(wǎng)絡(luò)解決實際問題的一般步驟。 應(yīng)用上，將復(fù)雜邏輯網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到擬南芥芽部數(shù)據(jù)上。在擬南芥的應(yīng)用上，比較了在不同刺激下，擬南芥芽部的反應(yīng)機(jī)制，給出未知蛋白的功能的推斷方法和基因在芽部上的相互邏輯關(guān)系。對構(gòu)建的擬南芥芽部基因邏輯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了動力學(xué)分析，研究了基因調(diào)控路徑。 所有結(jié)果都指出，在生物系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)決定功能。因此，基因邏輯網(wǎng)絡(luò)可以更