[發明專利]一種基于結點關系對的復合功能模塊識別方法及系統

在審

• 申請號: 201810502270.0
• 申請日: 2018-05-23
• 公開（公告）號: CN108710783A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 楊亦
• 申請（專利權）人: 湖南女子學院
• 主分類號: G06F19/18
• 分類號: G06F19/18
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

1.一種基于結點關系對的復合功能模塊識別方法，包括以下步驟：

1)構建復合網絡

根據調控者miRNA和靶基因mRNA的表達譜數據和miRNA-mRNA靶點信息，運用多元線性回歸模型預測miRNA-mRNA調控關系，得到miRNA-mRNA調控網絡；

根據mRNA和mRNA之間的相互作用關系，得到mRNA-mRNA互作網絡；

2)尋找初始功能子模塊集合

在miRNA-mRNA調控網絡中尋找最大二分團，從互作網絡尋找與之相關的mRNA-mRNA互作邊，嘗試將所述mRNA-mRNA互作邊加入到對應的最大二分團中，過濾掉不含R-pair結構的最大二分團；得到初始功能子模塊集合；

3)加入mRNA結點、互作邊和調控邊

對初始功能子模塊集合中的每一個初始功能子模塊，從mRNA-mRNA互作網絡中尋找與之相關的mRNA鄰居結點、互作邊，從miRNA-mRNA調控網絡中尋找對應的調控邊，將所述mRNA結點、互作邊和調控邊添加到對應的初始功能子模塊中，得到中間功能子模塊集合；

4)加入miRNA結點和調控邊

對中間功能子模塊集合中的每一個中間功能子模塊，從miRNA-mRNA調控網絡中尋找與之相關的miRNA和調控邊，按第三規則將所述miRNA和調控邊添加到對應的中間功能子模塊中，得到最終功能子模塊集合，以所述最終功能子模塊集合作為識別的復合功能模塊。

2.根據權利要求1所述的基于結點關系對的復合功能模塊識別方法，其特征在于，所述步驟1)中，運用式(1)的多元線性回歸模型Elastic Net預測miRNA-mRNA調控關系：

在公式(1)中，樣本s∈{1,2...S}，S為樣本總數；y_i,s(i∈{1,2...N})是第i個mRNA在第s個樣本上的表達值，N為mRNA個數；u_j,s(j∈{1,2...M})是第j個miRNA在第s個樣本上表達值，M為miRNA個數；β_i,0是一個初始值，t_i,j是第j個miRNA在第i個mRNA的靶點信息，β_i,j是擬合線性系數，它受限于式(2)：

α取值范圍為[0，1]，采用十倍交叉法進行驗證取值。

3.根據權利要求2所述的基于結點關系對的復合功能模塊識別方法，其特征在于，所述步驟2)中，所述R-pair結構定義為：如果一對mRNA和同一個miRNA之間存在調控邊，且這兩個mRNA之間也存在互作邊，定義這種三角形結構為R-pair結構。

4.根據權利要求3所述的基于結點關系對的復合功能模塊識別方法，其特征在于，所述步驟3)中，加入mRNA結點、互作邊和調控邊需滿足式(3)：

R_density(mnew)+I_density(mnew)＞R_density(m)+I_density(m) (3)

式(3)中，m為初始功能子模塊，mnew為中間功能子模塊；I_density(m)為初始功能子模塊中mRNA-mRNA互作邊的密度，R_density(m)為初始功能子模塊中miRNA-mRNA調控邊的密度；I_density(mnew)為中間功能子模塊中mRNA-mRNA互作邊的密度，R_density(mnew)為中間功能子模塊中miRNA-mRNA調控邊的密度；

I_density(m)需滿足式(4)：

式(4)中，M代表初始功能子模塊中mRNA的數量，I(m)表示初始功能子模塊中mRNA-mRNA交互邊的數量；

R_density(m)需滿足式(5)：

式(5)中，N、M分別初始功能子模塊中miRNA和mRNA的數量，R(m)表示初始功能子模塊中miRNA-mRNA調控邊的數量。

5.根據權利要求4所述的基于結點關系對的復合功能模塊識別方法，其特征在于，所述步驟4)中，加入miRNA結點和調控邊需滿足以下條件：設最終功能子模塊為mcnew，當最終功能子模塊中miRNA-mRNA調控邊的密度R_density(mcnew)小于閾值θ時，結束添加miRNA和調控邊。