整合與基因表達(dá)譜

整合與基因表達(dá)譜第1頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六背景在蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中識(shí)別蛋白質(zhì)復(fù)合物和功能模塊有助于理解細(xì)胞組織的原理及預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的功能.在過去幾十年，提出了許多計(jì)算方法用于聚類PPI網(wǎng)絡(luò).不足：傳統(tǒng)的聚類方法將PPI網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)靜態(tài)圖，忽視了這類網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)在的動(dòng)態(tài)性；未區(qū)分蛋白質(zhì)復(fù)合物與功能模塊.2023/4/212/15第2頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質(zhì)復(fù)合物與功能模塊蛋白質(zhì)復(fù)合物在相同時(shí)間和空間上相互作用的一組蛋白質(zhì);功能模塊

參與一個(gè)特定細(xì)胞過程的一組蛋白質(zhì)，而這組蛋白質(zhì)在不同的時(shí)間和空間上相互作用.2023/4/213/15第3頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六動(dòng)態(tài)PPI網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建數(shù)據(jù)集：DIP：yeastPPI

36個(gè)含時(shí)序的基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)及周期性轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)(TSNs)的構(gòu)建過濾基因表達(dá)譜映射過濾后的基因表達(dá)譜與靜態(tài)PPI相互作用數(shù)據(jù)2023/4/214/15第4頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質(zhì)復(fù)合物與功能模塊識(shí)別的框架2023/4/215/15第5頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六TSN-PCD:基于時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)復(fù)合物發(fā)現(xiàn)算法在每一個(gè)時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)中使用基于邊聚集值的層次聚類算法發(fā)現(xiàn)復(fù)合物.邊聚集值模塊定義：H是帶權(quán)圖G的一個(gè)子圖2023/4/216/15第6頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六TSN-PCD:基于時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)復(fù)合物發(fā)現(xiàn)算法2023/4/217/15第7頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六TSN-PCD:基于時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)的蛋白質(zhì)復(fù)合物發(fā)現(xiàn)算法2023/4/218/15第8頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六DFM-CIN:在復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能模塊若兩個(gè)復(fù)合物至少出現(xiàn)在同一個(gè)時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)中，則稱它們是同步的.若兩個(gè)復(fù)合物出現(xiàn)在兩個(gè)連續(xù)的時(shí)序子網(wǎng)絡(luò)中，則稱它們是鄰接的.兩個(gè)復(fù)合物的相似性復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建一個(gè)頂點(diǎn)代表一個(gè)復(fù)合物，邊表示兩復(fù)合物之間的聯(lián)系.若兩個(gè)復(fù)合物是同步和鄰接的，且相似性大于等于閾值th，則這兩個(gè)復(fù)合物有一條邊相連.2023/4/219/15第9頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六DFM-CIN:在復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能模塊子圖K的模塊性記為簇K一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn),該節(jié)點(diǎn)對(duì)簇K的模塊貢獻(xiàn)值定義為：2023/4/2110/15第10頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六DFM-CIN:在復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能模塊算法步驟：記G(V,E)是一個(gè)復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)圖G中的所有頂點(diǎn)按照其出現(xiàn)的頻率的非遞增順序插入到隊(duì)列Q中;選擇隊(duì)列Q中第一個(gè)元素做為種子，并初始化為一個(gè)單獨(dú)的簇K;a.計(jì)算簇K的所有鄰居節(jié)點(diǎn)對(duì)于模塊K的貢獻(xiàn)值若存在正的貢獻(xiàn)值，則選擇擁有最大貢獻(xiàn)值的鄰居節(jié)點(diǎn)加入到簇K中，并跳到b;

若不存在則停止簇K的擴(kuò)展，且將簇K的所有頂點(diǎn)從隊(duì)列Q中刪除，并跳到3;b.重復(fù)a過程重復(fù)步驟2，直到隊(duì)列Q為空.2023/4/2111/15第11頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六DFM-CIN:在復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能模塊2023/4/2112/15第12頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六DFM-CIN:在復(fù)合物相互作用網(wǎng)絡(luò)識(shí)別功能模塊2023/4/2113/15第13頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)合物評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別復(fù)合物與已知復(fù)合物重疊得分特異性(specificity,Sp)是指算法識(shí)別的蛋白質(zhì)復(fù)合物中識(shí)別正確的部分所占比重敏感度(sensitivity,Sn)是指已知蛋白質(zhì)復(fù)合物中被算法標(biāo)識(shí)出來的部分所占比重其中TP表示算法識(shí)別的蛋白質(zhì)復(fù)合物中與己知蛋白質(zhì)復(fù)合物匹配的數(shù)量,FP等于識(shí)別的蛋白質(zhì)復(fù)合物總數(shù)減去TP,FN表示己知蛋白質(zhì)復(fù)合物中沒有被標(biāo)識(shí)的數(shù)量2023/4/2114/15第14頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六復(fù)合物評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)F：特異性和敏感度的調(diào)和平均數(shù)2023/4/2115/15第15頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)結(jié)果2023/4/2116/15第16頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)結(jié)果2023/4/2117/15第17頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六功能模塊的富集分析組成功能模塊的一組蛋白質(zhì)傾向于參與同一生物過程中.根據(jù)超幾何聚集分布的P-value來注釋識(shí)別的功能模塊的主要功能,P-value體現(xiàn)了識(shí)別的模塊對(duì)某個(gè)功能的富集程度,其計(jì)算公式為:其中,N表示蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,C表示功能模塊中的蛋白質(zhì)數(shù)量,k表示功能模塊中含有某個(gè)功能的蛋白質(zhì)數(shù)量,F表示蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中含有該功能的蛋白質(zhì)數(shù)量.2023/4/2118/15第18頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2023/4/2119/15第19頁，共21頁，2023年，2月20日，星期六蛋白質(zhì)復(fù)合物與功能模塊關(guān)系一個(gè)功能模塊通常包含