生物网络分析及比对概述

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1、生物网络分析及比对概述收稿日期：2016-03-10通信作者：路东方（1991~），男，硕士研究生，研究方向为生物信息学等.E-mail：ludongfang@shu.edu.cn路东方（上海大学计算机工程与科学学院，上海200072）摘要：生物网络是复杂网络，也是以系统科学的思想研究生命科学的桥梁。网络中的节点可以是蛋白质，基因，RNA或DNA等，网络的边对应节点之间的物理、生化或功能上的相互作用。生物分子之间的相互作用并不是一成不变的，反映在基因调控网络上，则节点之间的边会因时间、空间或外部环境的变化而发生变化。网络比较和分析是生物网络的研究重点。网络中生物分子及其相互作用的

2、显著变化，形成差异性网络，这种差异性变化对细胞信号传导、细胞发育、环境压力、药物治疗以及疾病状态的转变具有重大的参考价值。本文对生物网络进行总结，并介绍近年来采用的不同分析方法。关键词：生物网络；基因调控；差异性网络；中图分类号：　　　　　　　　　文献标志码：AAsurveyof biologicalnetworkanalysisandcomparisonLuDongfang(SchoolofComputerEngineeringandScience,ShanghaiUniversity,Shanghai200072,China)Abstract:Biologicalnetwor

3、kisnotonlyacomplexnetwork,butalsotobridgeresearchideaoflifeofsystemscience.Thenodesinthenetworkcanbeproteingene,RNA,orDNA,betweenthephysicalnetworkedgecorrespondingtonodes,biochemicalinteractionorfunction.Theinteractionbetweenthebiologicalmoleculesisnotimmutableandfrozen,reflectedinthegenethe

4、regulationofthenetwork,thenodebetweenthesidebecauseofthetime,spaceorchangesintheexternalenvironmentchanges.Thecomparisonandanalysisofthenetworkisthefocusofresearchonbiologicalnetworks.Significantchangesinbiomolecularnetworksandtheirinteractionsintheformationofdifferentnetwork,changethediffere

5、nceofcellsignaltransduction,cellgrowth,environmentalpressurechange,drugtherapyanddiseasestatusisofgreatreferencevalue.Thispapersummarizesthebiologicalnetwork,andintroducesthedifferentanalysismethodsusedinrecentyears.Keywords:biologicalnetworks;generegulation;differentialnetwork1背景介绍生物网络是复杂网络，

6、也是以系统科学的思想研究生命科学的桥梁[1,2]。网络中的节点可以是蛋白质，基因，RNA或DNA等，网络的边对应节点之间的物理、生化或功能上的相互作用。目前备受关注的包括基因调控网络[3-6]（generegulatorynetwork）、蛋白质相互作用网络[7-10]（protein-proteinnetwork）、转录调控网络[11-13]（transcriptionregulatorynetwork）、代谢网络[14-15]（metabolicnetwork）等。-8-生物分子之间的相互作用并不是一成不变的，反映在基因调控网络上，则节点之间的边会因时间、空间或外部环境的变化

7、而发生变化，或者说，生物网络中的边具有不确定性，只是以一定的概率存在，在特定的情况下，生物网络具有“重布线”(rewiring)的能力。而且，网络中不仅节点之间存在依赖关系，边之间也存在依赖关系，即一种调控关系的出现或消失往往伴随着其它调控关系的消失或出现。所以生物网络是属性依赖网络（DependencyNetwork）。21世纪是系统科学的时代，如何通过生物实验数据挖掘出生物网络的潜在变化，一直是以系统的方法研究生命现象的热点和难点[16]。据美国国家医学图书馆PubMed数据