基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及聚類分析.pdf

1、本文基于基因芯片數(shù)據(jù)研究基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及其聚類分析方法。 通過可靠的構(gòu)建方法，找到最能反映基因之間相互關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)表達(dá)，然后對網(wǎng)絡(luò)作比較分析，得出在不同背景狀態(tài)下基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)所表現(xiàn)出的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)，進(jìn)而得出其生物學(xué)意義。本文提出了一種新的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法，在提高可靠性的同時降低計算復(fù)雜度，即采用置換檢驗計算p值的置換測試方法來構(gòu)建可靠的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)方法。 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)方法的可靠性會直接影響后續(xù)研究工作中的分析結(jié)果。本

2、文采用比較嚴(yán)格的置換測試方法及可靠的置換檢驗計算p 值來構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并使用Kuiper 測驗說明了采用置換測試方法構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的合理性。 我們在假設(shè)檢驗方法的前提下，選擇Pearson 相關(guān)系數(shù)作為相關(guān)性衡量標(biāo)準(zhǔn)，隨機(jī)的選取足夠多的置換樣本并計算出p 值，然后采用PCER 構(gòu)建調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。并通過實驗證實了通過本文方法計算出的p 值與全置換所得到的結(jié)果非常接近。 在計算出p 值后，設(shè)一個閾值T，我們在p 值小于T的兩個基因

3、之間連接上一條邊。這樣，以基因為頂點(diǎn)，以基因之間相互關(guān)系強(qiáng)弱來決定是否連邊為基礎(chǔ)，建立一個反映基因之間相互關(guān)系的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 由上述方法構(gòu)建出來的網(wǎng)絡(luò)，本文采用Newman 快速算法進(jìn)行聚類。 Newman 快速算法是一個基于貪心策略的算法，不能保證給出最好的結(jié)果，所以聚出來的類中不可避免地出現(xiàn)噪音。由于包含少量基因的類很容易被噪音影響，容易得到可信度不高的結(jié)論，所以本文僅對聚類結(jié)果中包含基因個數(shù)很多的那些類進(jìn)行分析。另一

4、方面，我們通過比較基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的聚類系數(shù)及Motif數(shù)目，來觀察分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。通過比較聚類后的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，我們可以發(fā)現(xiàn)不同背景狀態(tài)下基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上所呈現(xiàn)出的異同，進(jìn)而分析其在生物學(xué)中的現(xiàn)實意義。 本文選取急性骨髓白血病與正常白細(xì)胞在有絲分裂細(xì)胞周期的基因?qū)嶒灁?shù)據(jù)，最終得出，急性骨髓白血病的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)比正常白細(xì)胞調(diào)控網(wǎng)絡(luò)要隨機(jī)得多，離散得多，這從某種程度上說明了，急性骨髓白血病調(diào)控網(wǎng)絡(luò)缺失了某些機(jī)制，從而導(dǎo)致了癌癥的發(fā)生。