[發明專利]一種定義功能子通路擾動程度的方法

在審

• 申請號: 201810588800.8
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN109063415A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 劉文斌;鮑振申;昝鄉鎮;沈良忠
• 申請（專利權）人: 溫州大學
• 主分類號: G06F19/20
• 分類號: G06F19/20;G06F19/28
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司 33258
• 代理人: 陳加利

本發明公開了一種定義功能子通路擾動程度的方法，其特點是：所述功能子通路是指信號通路中，能夠將上游信號傳遞到一個具體的生物功能節點的所有基因構成的路徑，定義功能子通路的擾動程度的方法包括如下步驟：①構建一個通路中所有特定功能子通路；②確定相關的差異基因；③將所述差異基因映射到每個功能子通路，并利用超幾何檢驗確定差異基因的顯著性p值；④計算每個功能子通路的擾動程度；⑤計算所有子通路中對于特定功能f的擾動程度。本發明提出了功能擾動程度的概念，并提出了量化了功能子通路及功能的擾動程度的方法。在此基礎上，對研究各種功能不平衡與疾病的關系起到重要作用。

技術領域

本發明涉及基因檢測技術領域，尤其涉及一種定義功能子通路擾動程度的方法。

背景技術

疾病的產生是由于信號通路異常引起的功能異常、功能不平衡，例如細胞增殖和細胞凋亡的平衡打破，就有可能導致相應疾病的發生。所謂功能失衡，可以理解為，一個功能的異常與疾病相關，單功能之間往往有制約關系，如常見的細胞增生與凋亡是二個相反的功能，他們之間的不平衡更是疾病參數的重要原因。在已有的研究中，多數疾病相關通路的識別主要專注于信號通路異常，以及相關的子通路異常。

KEGG(京都基因與基因組百科全書)是一個由基因組、生物途徑、藥物和化學物質等信息的數據庫。KEGG常用于生物信息學研究和教育研究，其中基因組學、元基因組學、代謝組學等相關的數據庫主要用于癌癥分類相關研究。在KEGG數據庫中，一個信號通路的下游節點往往導致多個不同的細胞功能，如MAPK通路，其中包括細胞增生，發炎，分化和凋亡等功能。為了研究差異基因導致的通路信號異常，信號傳導異常導致的功能異常及失衡，發明人提出了功能子通路的概念。

在KEGG數據庫中，通路上的功能包括約300個具體功能，這些功能往往與細胞完成的各種細胞過程密切相關，它們的異常及失衡是疾病產生的主要原因。一個子通路的異常往往與該子通路上的差異基因的個數有關，簡單說，差異基因越多，該功能子通路的擾動程度越大。通過確定功能子通路的擾動程度，我們可以研究功能擾動程度與疾病的關系。

發明內容

本發明的目的在提出一種定義功能子通路擾動程度的方法，通過量化功能子通路的擾動程度，已達到更準確地研究擾動程度與相關疾病的關系。

一種定義功能子通路擾動程度的方法。所述功能子通路是指信號通路中，能夠將上游信號傳遞到一個具體的生物功能節點的所有基因構成的路徑，定義功能子通路的擾動程度的方法包括如下步驟：

①構建所述功能子通路；

②確定相關的差異基因；

③將所述差異基因映射到每個功能子通路，并利用超幾何檢驗確定差異基因的顯著性p值；

④計算每個功能子通路的擾動程度，擾動程度PT＝-log₁₀p；

⑤計算對于所述功能子通路的特定功能f而言所述功能子通路的擾動程度，擾動程度其中k是指總的功能f所對應的子通路的數量。

本發明進一步設置為，步驟①中所述構建功能子通路的方法，包括有根據KEGG數據庫構建功能子通路，在所述KEGG數據庫中，一個功能對應至少一個子通路。

本發明進一步設置為，步驟③中確定相關的差異基因的方法包括有根據Limma包確定差異基因。

采用這樣的方法，發明人提出的功能子通路及其擾動程度的概念，可以對差異基因與單個功能上的功能擾動，功能間的功能失衡(功能間)以及疾病間關系進行系統的研究。研究人員能夠通過量化功能子通路的擾動程度，判斷信號傳導異常導致的功能異常與失衡情況，并借此來確定其對相關疾病的影響。

附圖說明

圖1為定義功能子通路擾動程度的步驟示意圖；

圖2為功能A功能B功能C的功能子通路示例；