项目名称: 有向生物网络中可控性相关子图模式发现算法研究

项目编号: No.61303122

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 王炳波

作者单位: 西安理工大学

项目金额: 23万元

中文摘要: 生物分子网络本质上是有方向的,基于网络的生物系统控制干预等动态过程更是依赖于网络中存在的有向通路和功能模块。目前的生物网络分析研究大多聚焦在无向、静态功能模块的挖掘上,这样的子图模式既不完全符合真实的、方向性特异的生物过程,也无法有效地为生物网络控制干预分析提供支持。因此,本项目针对有向生物分子网络,挖掘能精确反映生物分子对网络控制干预能力的子图模式。采用有向图模型来表示生物网络,基于与方向性紧密相关的可控性网络特征,定义拓扑结构指标;设计特定结构的子图挖掘和分析算法,提出评价标准;更进一步,将疾病的影响以及药物的作用理解为环境对生物网络的干预,从网络层面上刻画致病基因和药物对生物系统的控制干预程度,从而发现疾病相关的模块和药物靶标模块。本项目将为探索复杂系统的控制干预规律提供新思路和方法,进一步揭示生物分子网络的组织原则和干预规律,在应用上指导疾病的预诊、治疗和药物的研制。

中文关键词: 生物网络;可控性;复杂疾病;子图模式;

英文摘要: Essentially, biological network data are directed and the implementations of dynamic processes in a biological system such as control intervention are based on directed pathways and functional modules. However, the current research only focuses on the detection of undirected and static modules. Such subnetwork patterns neither accord with the direction specific biology process actually nor provide support for the analysis of control intervention in biological network. Therefore, for the directed biological network, this project detects subnetwork patterns which can show, accurately in fact, the extent to which molecules control the network. By representing the data with a directed graph model, based on the controllability which is closely related to the direction, the topological characteristics will be investigated and the subnetwork pattern detection and analysis algorithms including the evaluation benchmarks will be given. Furthermore, viewing the influences of diseases and the effects of drugs as the interventions from outside, we quantify their abilities to control biological systems, so as to find disease and drug target modules. In a word, this project will provide new perspectives and methods for exploring control intervention laws in a complex system, further reveal the organizing principles and interve

英文关键词: Biological network;Controllability;Complex disease;Subnetwork model;

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