[发明专利]一种基于结点关系对的复合功能模块识别方法及系统

权利要求书

1.一种基于结点关系对的复合功能模块识别方法，包括以下步骤：

1)构建复合网络

根据调控者miRNA和靶基因mRNA的表达谱数据和miRNA-mRNA靶点信息，运用多元线性回归模型预测miRNA-mRNA调控关系，得到miRNA-mRNA调控网络；

根据mRNA和mRNA之间的相互作用关系，得到mRNA-mRNA互作网络；

2)寻找初始功能子模块集合

在miRNA-mRNA调控网络中寻找最大二分团，从互作网络寻找与之相关的mRNA-mRNA互作边，尝试将所述mRNA-mRNA互作边加入到对应的最大二分团中，过滤掉不含R-pair结构的最大二分团；得到初始功能子模块集合；

3)加入mRNA结点、互作边和调控边

对初始功能子模块集合中的每一个初始功能子模块，从mRNA-mRNA互作网络中寻找与之相关的mRNA邻居结点、互作边，从miRNA-mRNA调控网络中寻找对应的调控边，将所述mRNA结点、互作边和调控边添加到对应的初始功能子模块中，得到中间功能子模块集合；

4)加入miRNA结点和调控边

对中间功能子模块集合中的每一个中间功能子模块，从miRNA-mRNA调控网络中寻找与之相关的miRNA和调控边，按第三规则将所述miRNA和调控边添加到对应的中间功能子模块中，得到最终功能子模块集合，以所述最终功能子模块集合作为识别的复合功能模块。

2.根据权利要求1所述的基于结点关系对的复合功能模块识别方法，其特征在于，所述步骤1)中，运用式(1)的多元线性回归模型Elastic Net预测miRNA-mRNA调控关系：

在公式(1)中，样本s∈{1,2...S}，S为样本总数；y_i,s(i∈{1,2...N})是第i个mRNA在第s个样本上的表达值，N为mRNA个数；u_j,s(j∈{1,2...M})是第j个miRNA在第s个样本上表达值，M为miRNA个数；β_i,0是一个初始值，t_i,j是第j个miRNA在第i个mRNA的靶点信息，β_i,j是拟合线性系数，它受限于式(2)：

α取值范围为[0，1]，采用十倍交叉法进行验证取值。

3.根据权利要求2所述的基于结点关系对的复合功能模块识别方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述R-pair结构定义为：如果一对mRNA和同一个miRNA之间存在调控边，且这两个mRNA之间也存在互作边，定义这种三角形结构为R-pair结构。

4.根据权利要求3所述的基于结点关系对的复合功能模块识别方法，其特征在于，所述步骤3)中，加入mRNA结点、互作边和调控边需满足式(3)：

R_density(mnew)+I_density(mnew)＞R_density(m)+I_density(m) (3)

式(3)中，m为初始功能子模块，mnew为中间功能子模块；I_density(m)为初始功能子模块中mRNA-mRNA互作边的密度，R_density(m)为初始功能子模块中miRNA-mRNA调控边的密度；I_density(mnew)为中间功能子模块中mRNA-mRNA互作边的密度，R_density(mnew)为中间功能子模块中miRNA-mRNA调控边的密度；

I_density(m)需满足式(4)：

式(4)中，M代表初始功能子模块中mRNA的数量，I(m)表示初始功能子模块中mRNA-mRNA交互边的数量；

R_density(m)需满足式(5)：

式(5)中，N、M分别初始功能子模块中miRNA和mRNA的数量，R(m)表示初始功能子模块中miRNA-mRNA调控边的数量。

5.根据权利要求4所述的基于结点关系对的复合功能模块识别方法，其特征在于，所述步骤4)中，加入miRNA结点和调控边需满足以下条件：设最终功能子模块为mcnew，当最终功能子模块中miRNA-mRNA调控边的密度R_density(mcnew)小于阈值θ时，结束添加miRNA和调控边。