[發明專利]一種基于多重蛋白質網絡脈沖動力學過程的疾病基因預測方法

有效

• 申請號: 202110141656.5
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN112820347B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 李敏;項炬
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G16B20/00
• 分類號: G16B20/00;G16B40/00
• 代理公司: 長沙智路知識產權代理事務所(普通合伙) 43244
• 代理人: 張毅

1.一種基于多重蛋白質網絡脈沖動力學過程的疾病基因預測方法，其特征在于，該預測方法包括以下步驟：

步驟1：在進行生物數據預處理后，通過將多個不同類型的蛋白質網絡中對應相同蛋白質的節點連接，構建多重蛋白質網絡，實現多網絡融合，通過計算網絡節點平均度對多重蛋白質網絡的邊權重進行標準化處理；

步驟2：通過在步驟1中所述的多重蛋白質網絡各網絡層的種子節點上施加周期性脈沖信號，激發多重蛋白質網絡脈沖動力學過程，計算多重蛋白質網絡節點的脈沖響應曲線，挖掘網絡節點的隱含特征；

步驟3：通過計算多重蛋白質網絡節點對脈沖信號的動力學特征獲得網絡節點與種子節點之間的關聯強度；

步驟4：基于步驟3中的所述動力學特征，通過計算多重蛋白質網絡各網絡層中對應相同蛋白質的節點排位值的幾何平均的倒數，得到綜合的蛋白質評分；通過計算蛋白質綜合得分的降序排列來甄別疾病基因。

2.根據權利要求1所述的基于多重蛋白質網絡脈沖動力學過程的疾病基因預測方法，其特征在于，所述步驟1中具體包括以下步驟：

(1)生物數據預處理：獲取已知的疾病基因關聯數據、疾病表型關聯注釋數據、人類表型本體數據；獲取蛋白質物理相互作用網絡；構建蛋白質功能關聯網絡；將蛋白質編號統一映射為標準的基因符號；

(2)多重蛋白質網絡構建：通過多重蛋白質網絡模型實現M個節點數為N的網絡層的互聯互通，以融合多類型的蛋白質關聯網絡，具體操作方法為：給定M個網絡層，每個網絡層包含N個節點，將M個不同類型的蛋白質網絡中對應相同蛋白質的節點連接，其網絡層之間的連接權重為1/M；為便于矩陣化操作，令A^(α)∈R^N×N表示每個網絡層的鄰接矩陣，該多重蛋白質網絡通過超鄰接矩陣表示為對應獨立網絡層的層內超鄰接矩陣，定義為，

對應層間的超鄰接矩陣，定義為，

其中A^L∈R^M×M是節點代表網絡層的層間鏈接矩陣，其邊權為網絡層之間的鏈接強度，設為1/M，表示克羅內克積，I∈R^M×M表示單位矩陣；

(3)多重蛋白質網絡的標準化處理：將多重蛋白質網絡所有邊的權重除以網絡節點平均度，實現多重蛋白質網絡的標準化處理，計算方法為：網絡節點平均度標準化處理后的網絡記錄在四階張量C中，其中I∈R^N×N表示單位矩陣，δ(α,β)表示克羅內克delta函數，當α＝β時，δ(α,β)＝1，否則為0。