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人类分子相互作用在线资源及多物种的基因集功能关联分析工具的建立

陈鹏程  
【摘要】:第二代测序技术为生物学家提供了海量的实验数据,许多新的分析方法应运而生。其中,应用最为广泛的是基于基因注释的富集分析方法,而这一方法的局限性在于,它只是观察基因集本身的功能,并没有考虑基因之间的相互作用也会对生物表型造成影响,并且这种分析方法无法解释实验中观察到的新的生物表型。为此,我们探索了新的分析方法,通过衡量基因集之间的相互作用强弱来判断两个基因集是否具有功能上的关联,从而描述待分析基因集的功能。基因集功能关联分析方法需要一个对生物完整相互作用组有足够覆盖度的功能相互作用网络。在果蝇、线虫、酵母中,通过实验得到的分子相互作用数量较多,足以覆盖大部分的生命活动。而在人类、拟南芥、水稻、小鼠等物种中,实验得到的分子相互作用数量较少,不足以覆盖生命活动的重要通路。为此,我们使用的是通过预测得到的分子相互作用网络,以其为依据来构建基因集功能关联分析工具。为了获得高质量的预测分子相互作用网络,我们通过整合侧面证据的方法,建立了具有一定覆盖度的人类分子相互作用网络。通过这种方式建立的分子相互作用网络具有很高的准确性及特异性。以此为依据,我们建立了人类分子相互作用在线资源数据库,以供生物学家使用。在人类和拟南芥中,我们依据已建立的预测分子相互作用网络,建立了人类和拟南芥的基因集功能关联分析工具,并用其对已报道的部分实验数据进行了案例分析,取得了很好的成果。为了让基因集功能关联分析工具能覆盖更多的物种,在果蝇、线虫、酵母中,我们使用了通过实验得到的分子相互作用网络;在水稻、小鼠中,我们使用的是已发表的预测分子相互作用网络。我们使用已发表的实验数据对基因集功能关联分析工具进行了评估,结果显示与其他分析工具相比,基因集功能关联分析工具具有一定的优越性,能通过实验中表达量发生变化的基因来发现其他分析方法无法发现的新的生物途径,并能预测具有生物学意义的基因集的新功能。


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