[發(fā)明專利]一種基于子圖抽樣及節(jié)點屬性的共調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)模體發(fā)現(xiàn)方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110122183.4
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112768081A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱嘉偉;陳韜;夏艷
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號: G16H50/70
• 分類號: G16H50/70;G16B20/20
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種基于子圖抽樣及節(jié)點屬性的共調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)模體發(fā)現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)疾病數(shù)據(jù)集中各數(shù)據(jù)節(jié)點之間的調(diào)控關(guān)系，構(gòu)建疾病數(shù)據(jù)集對應(yīng)節(jié)點的共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)；

步驟2：基于枚舉方法結(jié)合無偏的子圖抽樣技術(shù)，從構(gòu)建的共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中，提取出所有滿足設(shè)定子圖節(jié)點規(guī)模的子圖；

步驟3：基于節(jié)點的屬性對步驟2中的子圖進行同構(gòu)判斷，并對同構(gòu)判斷結(jié)果采用哈希表存儲，得到子圖哈希集合；

所述節(jié)點屬性包括節(jié)點度序列和節(jié)點調(diào)控關(guān)系序列；

步驟4：按照共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，生成一千張隨機網(wǎng)絡(luò)，對步驟3得到的子圖哈希集合中的每個子圖，計算在一千張隨機網(wǎng)絡(luò)中的統(tǒng)計顯著性，以滿足指標(biāo)的子圖即為模體；

所述滿足指標(biāo)是指：子圖在共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的頻率顯著高于與子圖在所有指定隨機網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的頻率平均值，其中，所述指定隨機網(wǎng)絡(luò)是指根據(jù)共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)生成，且與共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)具有相同度序列的隨機網(wǎng)絡(luò)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建數(shù)據(jù)集對應(yīng)的共調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)的具體過程如下：

步驟1.1：提取疾病數(shù)據(jù)集中節(jié)點編號、節(jié)點類型以及節(jié)點之間的指向關(guān)系；

步驟1.2：將疾病數(shù)據(jù)集中的所有節(jié)點之間的指向關(guān)系按照文本行進行存儲，每行中第一列、第二列分別代表兩個節(jié)點的編號，且第一列的節(jié)點指向第二列的節(jié)點；第三列、第四列分別代表第一列和第二列的節(jié)點類型；

步驟1.3：基于步驟1.2得到的文本行，生成二維的鄰接矩陣，獲得共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，鄰接矩陣內(nèi)元素取值為0或1，如果第i行第j列元素為1，則代表編號為i的節(jié)點調(diào)控了編號為j的節(jié)點，即節(jié)點i指向節(jié)點j。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于枚舉方法結(jié)合無偏的子圖抽樣技術(shù)，從構(gòu)建的共調(diào)控生物網(wǎng)絡(luò)中，提取出所有滿足設(shè)定子圖節(jié)點規(guī)模的子圖的具體過程如下：

步驟2.1：基于傳統(tǒng)的枚舉方法ESU，對共調(diào)控生物目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點標(biāo)號并排序；

步驟2.2：以miRNA節(jié)點開始，搜索子圖，從當(dāng)前節(jié)點的鄰居節(jié)點集合中選取一個鄰居節(jié)點，對子圖進行迭代擴展，構(gòu)建中間子圖，直到中間子圖節(jié)點數(shù)目達(dá)到事先設(shè)定的子圖節(jié)點規(guī)模，獲得所有滿足設(shè)定子圖節(jié)點規(guī)模的子圖；

步驟2.3：將子圖按照節(jié)點指向關(guān)系與節(jié)點規(guī)模，生成對應(yīng)的N*N矩陣，利用N*N矩陣生成對應(yīng)子圖的序列特征，所述特征序列采用01序列_節(jié)點類型序列表示；

其中，N為節(jié)點規(guī)模，N*N矩陣中的每個元素用坐標(biāo)(i，j)表示，若節(jié)點i指向節(jié)點j，則(i，j)＝1，否則，(i，j)＝0；所述01序列是將N*N矩陣中的元素逐行提取轉(zhuǎn)化為一維序列；節(jié)點類型序列是依次讀取N*N矩陣中每行第一個元素所表示節(jié)點的節(jié)點類型獲得的序列。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在迭代擴展前增加設(shè)定的抽樣概率，每個待擴展的節(jié)點都有相同的概率被隨機抽樣到。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，采用Java的Fork/Join多線程框架，對節(jié)點標(biāo)號、排序，以及迭代擴展任務(wù)以多線程執(zhí)行。