基于调控范围语义相似性的致病基因预测方法

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1、代号10701学号1103121705分类号TP301密级公开题（中、英文）目基于调控范围语义相似性的致病基因预测方法SemanticSimilarityofRegulationRangeBasedMethodforDiseaseGenesPrediction作者姓名张青芳指导教师姓名、职务高琳教授学科门类工学学科、专业计算机应用技术万方数据提交论文日期二○一四年三月万方数据西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下

2、进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送

3、交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。（保密的论文在解密后遵守此规定）本学位论文属于保密，在本人签名：年解密后适用本授权书。导师签名：日期：日期：万方数据万方数据摘要摘要随着高通量实验技术手段的不断发展和完善，多种类型的分子生物学数据也在迅猛增加。比如基因序列数据、基因表达谱、功能注释、蛋白质相互作用关系、代谢路径以及基因调控通路等。基于复杂网络对高通量生物数据

4、建模，运用计算方法从中挖掘致病基因已成为当前生物信息学研究热点之一。近年来，基于功能相关的基因导致相似疾病的生物学假设，涌现出了很多致病基因预测方法。这些方法通过识别网络中的稠密子图达到致病基因预测目的，倾向于研究拓扑关系连接紧密的致病基因。然而，生物学研究表明在人类已经发现的致病基因中有77.6%的为非必需致病基因，它们大多分布在基因网络的外围区域，并不是网络中的核心节点。因此，如何刻画拓扑关系连接稀疏的致病基因之间的关系，是致病基因预测有待解决的问题。另外，生物网络数据存在高噪声和假阳性等问题，而且人类生物过程是有方向性的，比

5、如基因调控过程，这些因素在许多致病基因预测方法中是被忽视的。本文采用网络可控性的思想，提出了基于调控范围语义相似性的致病基因预测方法。由于基因调控网络可以有效刻画基因在疾病状态下的异常调控过程，因此基于该网络预测致病基因更加准确。运用调控范围度量基因在网络中的影响力，结合语义相似性计算候选基因导致疾病发生的概率，最终依据概率得分对候选基因排序。实验结果预测出LRP1是阿尔茨海默病潜在的致病基因，PRCK1与EGF是卵巢癌潜在的致病基因，并且发现拓扑关系弱的致病基因在调控范围上具有相似的生物功能，这表明调控范围语义相似性能很好地刻画

6、非必需致病基因之间的关系。留一交叉验证结果显示本文提出的致病基因预测方法相比于PRINCE方法准确率提升了7.95%。关键词：致病基因预测调控范围语义相似性基因调控网络万方数据万方数据AbstractAbstractWiththedevelopmentofhigh-throughputtechniques,varioustypesofmolecularbiologydataareincreasingrapidly,suchasgenesequencedata,geneexpressionprofile,functionala

7、nnotation,protein-proteininteraction,metabolicpathwaysandgeneregulatorypathwaysandsoon.Modelingthehigh-throughputbiologicaldataandminingdiseasegenesbyusingcomputationalapproacheshavebecomearesearchfocusinbioinformatics.Inrecentyears,alotofdiseasegenespredictionmethods

8、havebeenproposed.Mostofthemarebasedonthebiologicalhypothesisthatfunctionallyrelatedgenesoftenleadtosimilardisease.Thesemetho