基于網(wǎng)絡(luò)資本評估和節(jié)點(diǎn)失效的關(guān)鍵蛋白質(zhì)識別算法研究

許睿++胡萍++李綱

摘要：針對目前蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)刪除方法存在破壞蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的問題，在定義蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)可達(dá)性的基礎(chǔ)上，提出了一種基于蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資本評價(jià)和節(jié)點(diǎn)失效法的關(guān)鍵蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)識別算法。在保持網(wǎng)絡(luò)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完整的前提下，通過分析蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)失效前后網(wǎng)絡(luò)資本值的下降程度評估該節(jié)點(diǎn)在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中的重要程度，從而識別關(guān)鍵蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本算法對最為重要的前1%和前5%數(shù)據(jù)的關(guān)鍵蛋白質(zhì)預(yù)測結(jié)果優(yōu)于四種典型的中心性測度方法，而且對于關(guān)鍵蛋白質(zhì)的識別具有較高的準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞： [蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)； 可達(dá)性； 網(wǎng)絡(luò)資本評估； 關(guān)鍵蛋白質(zhì)

中圖分類號： TP301.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號： 2095-2163（2016）06-0025-04

0引言

在包括人類在內(nèi)的動物體內(nèi)，有一種生物大分子參與了大部分的機(jī)體活動過程，眾所周知該類主體就是蛋白質(zhì)。在蛋白質(zhì)大家族中，有一類可統(tǒng)稱為關(guān)鍵蛋白質(zhì)，雖然其在數(shù)量上并不為多，但對于動物的生存生長卻發(fā)揮著至關(guān)重要的決定性作用，而且對于維持動物正常的生命活動和繁衍生息也有著顯著特殊的現(xiàn)實(shí)意義。當(dāng)下研究表明，關(guān)鍵蛋白質(zhì)所擔(dān)負(fù)實(shí)現(xiàn)的生物學(xué)功能是其他蛋白質(zhì)無法替代的。如何有效識別這一類關(guān)鍵蛋白質(zhì)對于生物體的致病原理研究、從基因?qū)用嬷委煹拈_展、以及動植物藥用價(jià)值的開發(fā)等領(lǐng)域方面的升級完善均將產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，蛋白質(zhì)之間存在著相互作用，這些相互作用將蛋白質(zhì)組合成為蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)。通過進(jìn)一步分析展開蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的研究設(shè)計(jì)過程，即會發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)在網(wǎng)絡(luò)中所處的拓?fù)湮恢脤τ诤饬康鞍踪|(zhì)作用在生物體中的影響力則能呈現(xiàn)清晰明確助益效果，而關(guān)鍵蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中通常將會處于更加重要的位置。因此，本文擬先通過計(jì)算蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性來進(jìn)行蛋白質(zhì)重要性排序，然后采用節(jié)點(diǎn)失效的方法，將重要的蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)不斷地“失效”，再不斷地計(jì)算新的蛋白質(zhì)的重要性，從而在蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中動態(tài)地識別關(guān)鍵蛋白質(zhì)。

5結(jié)束語

本文在定義蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可達(dá)性和網(wǎng)絡(luò)資本值的基礎(chǔ)上，融合節(jié)點(diǎn)失效法，提出了一種識別關(guān)鍵蛋白質(zhì)的混合識別算法。在保持蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)完整性的前提下，通過評價(jià)節(jié)點(diǎn)失效前后蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資本值的下降程度來識別網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本算法在關(guān)鍵蛋白質(zhì)的識別效率上，要優(yōu)于4種中心性測度方法（DC、CC、BC、EC），尤其對于最為重要的前 1%和前 5%蛋白質(zhì)則具有更好的識別效果。

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