[发明专利]一种构建蛋白网络的功能指纹图谱的方法

权利要求书

1.构建待测生物分子网络结构的功能分布图谱的方法，包括如下步骤：

（1）检测待测生物分子网络结构的功能，得到待测生物分子网络结构与已知数据库中的生物分子网络功能模块的相似性数值；

（2）以相似性数值为纵坐标，以已知数据库中的生物分子网络功能模块为横坐标，作图，得到所述待测生物分子网络结构的功能分布图谱；

所述检测待测生物分子网络结构的功能的方法，包括如下步骤：

将待测生物分子网络结构与已知数据库中的每个生物分子网络功能模块进行两两比对，包括如下步骤：

（1）、融合要比较的两个生物分子网络：

将每个生物分子网络定义为：G＝(V,E)，其中V为网络中生物分子集合，E为网络中相互作用边的集合；将待测生物分子网络结构G₁＝(V₁,V₂)和被比较的已知数据库中生物分子网络功能模块G₂＝(V₂,V₂)，合并成为一个网络G₁₂＝(V₁₂,E₁₂)，方法是将G₁中的每个节点分别与G₂中的所有节点相连，再将G₂中的每个节点分别与G₁中的所有节点相连，如果有一个生物分子同时出现在了G₁和G₂中，将G₁和G₂分别出现的这个生物分子节点合并成为G₁₂中的一个节点，如果这个生物分子仅出现在G₁或者G₂中的一个，则不发生合并操作，保留为G₁₂的一个节点，这样V₁₂＝V₁∪V₂，E₁₂＝E₁∪E₂∪V₁×V₂；

（2）、基于GO的生物分子功能相似性度量：

网络中生物分子的功能相似性是基于GO功能注释度量的，一个生物分子可对应于多个GO注释；两个注释之间的相似性可用基于信息熵值的方法度量，某个注释的信息熵值ε(t)由该节点出现概率p(t)计算得到

S_i,j=ε(t)＝-logp(t)   (1)

得到G₁₂中有相互作用的两个生物分子i,j的功能相似性S_i,j；信息熵值ε(t)大于0.8时，两个生物分子功能是相似的；

通过度量G₁₂中有相互作用的两个生物分子的功能相似性，可得到G₁₂对应的相似性邻接矩阵；

S_Resnik(V₁₂,V₁₂)＝[S_i,j]   (2)

其中S_i,j为生物分子i与生物分子j的功能相似性，即

Si,j=SResnik(vi,vj),if(vi,vj)∈E0,others---(3)]]>

（3）、对融合网络进行功能聚类

采用亲和力传播的方法在相似邻接矩阵上进行聚类分析；

（4）、基于聚类结果对网络的相似性打分

假设网络的节点分为N个聚类，V^m,m≤N表示被聚到m类中的生物分子，在该聚类中的G₁和G₂的局部相似性定义为

Sm=1|V1∩Vm|+|V2∩Vm|(Σi∈(V1∩Vm)fmax(Si,)+Σj∈(V2∩Vm)fmax(S,j))---(4)]]>

而和的相似性分值则定义为所有聚类局部相似性的均值

SG1,G2=1NΣm=1NSm---(5)]]>

（5）、相似性打分的标准化

将相似性分值进行标准化：构建一系列规模相同随机网络来估计网络相似性分布的均值和标准差，这些随机网络与待测生物分子网络中节点和相互作用个数相同；用上述的方法计算待测生物分子网络与随机网络的相似性，并将随机过程进行1000次，这些随机相似性分布服从正态分布，假设其均值和标准差分别为和E_S，则标准化后的相似性为

SG1,G2′=SG1,G2-S‾Es---(6)]]>

（6）若S′_G1,G2>3，则判定所述待测生物分子网络结构候选为与该被比较的生物分子网络功能模块具有显著相似的功能。