基于网络拓扑特性的关键蛋白质识别算法的研究

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1、１。。。４觀ＢＥＩＪＩＮＧＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ硕±学位论文３—ＵＢｉ基于网络拓扑特性的关键蛋白质巧别算法的研究ＪＨ作者姓名张学龄４ｋｉｔ龍群城：－、指导教师孙永奇教授．為；奸＂重＂覇培养院系计算机与信息技术学院；＇．＾．．．匿函１；：二］菩＾１，，：：ｇ＾＾Ｓ｜ｇＥＺＺＺｆ＾：４兰占置Ｓ交遺乂ｆ硕古学位论文基于网络拓扑特性的关键蛋白质识别算法的研究ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩｄｅｎｔｉｆｙｉ

2、ｎｇＥｓｓｅｎｔｉａｌＰｒｏ１；ｅｉｎｓＢａｓｅｄｏｎＮｅｔｗｏｒｋＴｏｐｏｌｏｇｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ作者：张倩导师：孙永奇北京交通大学２０１６年４月学位论文版权使用授巧书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可＾处为存在馆际合作关系的兄

3、弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：导师签名学位论文作者签名：之。＾＾签字日期？年今月签字日期：年；月日：：２化ｎ日，１学校代码：０００４密级：公开北京更通大学硕±学位论文基于网络拓扑特性的关键蛋白质识别算法的研究ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆＡｌｏｒｉｔｈｍｆｏｒＩｄｅｎｔｉｆｉｎＥｓｓｅｎｔｉａｌＰｒｏｔｅｉｎｓＢａｓｅｄｏｎｇｙｇＮｅｔｗｏｒｋＴｏｐｏｌｏｇｙＣｈａｒａＵｅｒｉｓｔｉｃｓ５２作者姓名：张倩学

4、号：１３１２０４；导师姓名孙永奇职称；教授学位类别：工学学位级别：硕±：学科专业；计算机科学与技术研究方向计算生物学北京交通大学２０１６年４月１致谢首先，我要感谢我的导师孙永奇教授，孙永奇教授严谨的教学态度レッ及科学的治学方法给了无论是在学习还是生活中都给了我极大的帮助和影响，是我学习、的榜样，孙老师在每个阶段都悉屯。在本论文完成的过程中指导、严格要求。在此由衷的感谢兰年来孙老师对我的指导和关屯、。同时，我要感谢实验室的秦朝、吴亚丽、董亚东、何ｔｕ然、刘达申、冯晓华和张

5、刚同学，他们在我整个实验过程及论文撰写期间给予了无私的帮助和耐也的指导，并提出了很多宝贵的意见，使我受益匪浅。在生活中我要感谢我的室友张志绮和张晓静同学一，她们同我起度过了整个研究生生涯，并在学业与生活中给了我很大的帮助。在此，向他们表达我的感激之情。最后，要感谢我的家人，他们无条件的支持与鼓励使我能够在学校专必完成我的学业并给予我无限的动力。北京交通大学硕±学位论文摘要摘要随着生物信息学的迅速发展，人们对生物学的研巧已经逐渐扩展到蛋白质组学的层面，进而使细。关键蛋白质的移除会造成有

6、关蛋白质功能模块的功能丧失胞无法正常的进行生命活动，从而导致生物体无法生存。关键蛋白识别与保护是药物开发的基础，它对于理解细胞生命活动的必需物质具有十分重要的理论意义和应用价值。基于试验数据利用计算方法识别关键蛋白质可极大地节省时间和资源，所Ｗ对蛋白质相互作用网络中的关键蛋白质进行识别是生物信息学领域的一个重要研究方向。、目前，比较常用的关键蛋白质识别算法有：度中屯性测度算法、接近度中必性测度算法、、、介数中屯性测度算法、桥中屯性测度算法、局部平均连接中必性测、度算法、网络中屯性测度算法等，但这些

7、测度算法仅仅从蛋白质相互作用网络的全局信息或者局部信息对关键蛋白质进行识别。本文通过分析功能模块与关键蛋一白质的关系，提出了种能够从局部反映蛋白质相互作用网络中各蛋白质顶点拓一、扑特性的指标局部系数，并设计了结合局部系数和点介数的中屯性测度算法一ＬＢＣ中屯、性测度算法。由于该算法不仅包含了蛋白质相互作用网络的全局信息，，所Ｗ能更全面的对关键蛋白质进行识别而且又融合了蛋白质分子的局部信息。试验结果表明，在无标度网络中，ＬＢＣ算法的关键蛋白质识别率比上述六种测度算法高１０％Ｗ上。并且在算法的稳定性和普

8、遍性方面，ＬＢＣ算法也优于上述六种测度算法。由于ＬＢＣ算法中的介数中屯、性计算的时间复杂度较高，所Ｗ本文从两个方面一对其进行了改进。方面是对算法本身进行改进，在计算介数中也性时利用ＶＣ维理论控制样本大小只对部分最短路径进行计算，使得在精度降低不大的情况下大幅度提高了计算