项目名称: 从生物分子网络中挖掘功能模块和生物通路的模型与算法研究

项目编号: No.60873205

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2009

项目学科: 生物科学

项目作者: 章祥荪

作者单位: 中国科学院数学与系统科学研究院

项目金额: 34万元

中文摘要: 复杂网络特别是生物分子网络,是当前科学界的研究热点。从生物分子网络中挖掘重要信息(如功能模块和生物通路)是生物信息学和系统生物学中备受关注的核心问题。现有的理论和方法仍然存在重大不足,例如有向网络的处理、大规模网络的计算效率、对已知信息的利用等。本项目针对这些缺陷以及尚未探索的空白领域,运用运筹学中的最优化和图论方法,定义和识别生物分子网络中的局部结构特征,进而提取出有价值的生物信息。具体问题包括无向和有向网络模块划分定量评价,针对生物分子网络特别是有向代谢网络的有效划分算法,适合大规模网络比对(保守模块识别)的模型和算法,生物通路识别数学模型和算法,不完全信息下网络的信息挖掘等。本项目的研究将推动国内运筹学、生物信息学及计算机科学理论及算法的交叉研究,并形成一系列有广泛影响的具有自主知识产权的应用软件。

中文关键词: 生物信息学;生物分子网络;数据挖掘;模型;算法

英文摘要: The complex networks especially the biomolecular networks are the major focus of current scientists. In particular, it is the corn issue in bioinformatics and systems biology to excavate the important information (such as the functional community and pathway) from biomolecular networks. However, there are still significant drawbacks in the existing theories and methods. For example,they can not deal with directed networks; the computational efficiency for the large-scale networks is low; and the use of known information is not sufficient. Considering these deficiencies and unexplored areas, this project aims to apply optimization and graph theory based methods to define the local structural features and identify local subnetwork from biomolecular network and further to extract valuable insights in biology. The specific objects are: 1)to find the quantitative evaluation method of undirected or directed network division; 2) to design efficient algorithms for biomolecular network (especially the metabolic network) partition; 3)to propose new mathematical models and algorithms to compare large-scale networks (the conserved module identification). 4) to construct models and algorithms for identifying biological pathway. 5)to mine the valuable insights from a network with incomplete information. The project will promote the multidisciplinary study of the theory and algorithms in operations research, bioinformatics, and computer science, and will design several useful software with intellectual property rights.

英文关键词: Bioinformatics;biomolecular network;data mining;model;algorithm

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