收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微分方程系统在基因调控网络和代谢途径中的应用研究

杨斌  
【摘要】: 随着完成测序的生物数量的迅速增加及更深入广泛的了解了基因功能,生物网络(包括代谢网络、基因调控网络、信号转导网络等)的研究在生物信息学中越来越受重视。这主要是因为人们认识到生物中各成分(基因、蛋白质、代谢物等)的功能都是通过与生物网络中的其他部分的相互作用体现出来,所以,只有在系统水平上对所有成分进行整体分析才能对生物的生理功能有全面的了解。问题是如何利用基因组数据分析基因调控网络和代谢途径。近年来,由于计算机技术的发展,调控网络和代谢途径的建模模型越来越多。随着大量数据的收集,利用一般的模型难以从数据中提取出信息。由于微分方程系统非常强大灵活,有利于描述生物网络中的复杂关系,所以近年来研究者主要以此作为网络模型来分析基因调控网络和代谢途径。微分方程系统的演化过程还处于初级阶段,存在结构与参数有较大误差、建立模型的计算量过大等问题,所以需要一种新的优化策略得到准确的微分方程,这样才能更好的解决系统生物学中的实际问题。本文在充分研究多表达式编程和粒子群优化算法的基础上,提出了一种利用多表达式编程优化微分方程的结构,并使用粒子群优化算法优化方程的系数的混合优化策略,来识别基因调控网络和代谢途径,同时使用一种分裂的思想,大大减少了方程优化过程中的搜索空间,还结合灵活树模型接近微分方程的形式的特点,使用灵活树模型编码微分方程和基于树结构的优化算法进化微分方程的结构,同时对于灵活树模型做了限制和改进,来完成规模较大的基因调控网络的识别。 本课题研究的主要内容包括: (1)对基因调控网络和代谢途径的基本理论进行了详细的综述,概述了基因调控网络和代谢途径的概念、发展动态和研究方法,着重介绍了识别基因调控网络的各种模型方法,总结出识别基因调控网络和代谢途径的思路。然后对微分方程模型的概念、应用领域以及解法作了详细的综述。 (2)介绍了多表达式编程算法和粒子群优化算法。首先描述了进化计算的基本思想,然后重点介绍了遗传编程的基本理论,和阐述了多表达式编程和粒子群优化算法的思想和实现过程。 (3)研究了用多表达式编程优化微分方程的结构,并使用粒子群优化算法优化方程的系数的混合优化策略,在此基础上提出了使用灵活树模型编码微分方程和基于树结构的优化算法进化微分方程的结构的算法,同时对于灵活树模型做了限制和改进。 (4)将基于多表达式编程的混合优化策略、灵活树模型、限制性灵活树模型应用于大量的基因调控网络和代谢途径的实例。大量实验结果表明我们的优化混合策略和模型比传统算法更具有效性和高效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 雷耀山,王翼飞;用FCM聚类和非参数回归方法推断基因调控网络[J];上海大学学报(自然科学版);2005年01期
2 王锐;陈洪;张彦琦;郭波涛;易东;;信息熵在基因调控网络构建中的应用[J];激光杂志;2008年01期
3 艾对元;;基因组中重复序列的意义[J];生命的化学;2008年03期
4 王珏;吴垠;陈欢;;芯片数据分析进展[J];科技风;2009年12期
5 徐挺;尹大强;;小分子RNA及其在化学品毒理学中应用的展望[J];环境化学;2011年01期
6 应文豪;王士同;;使用稳态系统和粒群优化算法进行基因调控网络推断[J];计算机应用与软件;2009年03期
7 陈颖;汪旭升;许玲莉;沈勤;王晓冬;陆璐;;基因表达数量性状定位的研究进展[J];生命科学;2009年01期
8 徐挺;赵静;胡霞林;尹大强;;环境污染物发育毒性机制研究的系统生物学方法进展[J];生态毒理学报;2011年01期
9 崔光照,张勋才,曹祥红,董亚非,王延峰;基于动态贝叶斯网络的多时延基因调控网络构建[J];科学技术与工程;2005年17期
10 宋纯鹏;王鹏程;;基因芯片新技术及其在生物和医学领域的应用[J];河南大学学报(医学版);2006年02期
11 张家军;蔡传政;王翼飞;;基因调控网络中的延滞动力学[J];应用科学学报;2007年01期
12 张宏怡;张军英;;延迟基因调控网络重构问题研究[J];西安电子科技大学学报;2007年05期
13 刘天飞;唐国庆;唐强;李学伟;;运用布尔网络模型和贝叶斯网络模型推测基因调控网络的比较研究[J];四川农业大学学报;2008年02期
14 姜伟,李霞,郭政,饶绍奇;基因表达时间延迟调控关系识别软件ITdGR[J];生物信息学;2005年03期
15 姜伟;李霞;郭政;李传星;王丽虹;饶绍奇;;时间延迟基因调控网络重构的决策树方法研究[J];中国科学C辑;2005年06期
16 虞慧婷;吴骋;柳伟伟;付旭平;贺佳;;基因调控网络模型构建方法[J];第二军医大学学报;2006年07期
17 刘万霖;李栋;朱云平;贺福初;;基于微阵列数据构建基因调控网络[J];遗传;2007年12期
18 刘岭;易东;;基因调控网络建立的生物动力学方程研究[J];第三军医大学学报;2007年08期
19 王正华;刘齐军;朱云平;;基因调控网络的模块化组织研究[J];遗传;2008年01期
20 周晖杰;;复杂网络理论在基因调控网络中的应用[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2009年05期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 王亚丽;周彤;;大规模基因调控网络因果关系的辨识[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 蔡德培;;环境内分泌干扰物对垂体-性腺轴相关的基因调控网络的不良影响及其中药治疗的拮抗作用[A];中国生理学会消化内分泌生殖代谢生理专业委员会2011年消化内分泌生殖学术会议论文摘要汇编[C];2011年
3 杨仲南;;拟南芥绒毡层发育和功能基因调控网络[A];植物分子生物学与现代农业——全国植物生物学研讨会论文摘要集[C];2010年
4 熊江辉;李莹辉;;基因芯片数据分析的新方法与基因调控网络推理[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
5 齐金鹏;邵世煌;白慧;李豆豆;;基于DNA损伤的p53基因调控网络模型研究[A];2006全国复杂网络学术会议论文集[C];2006年
6 刘贝;李勇;孟繁疆;芦艳敏;;基因调控网络模型的研究[A];黑龙江省计算机学会2007年学术交流年会论文集[C];2007年
7 李奎;;小型猪2型糖尿病动物模型的建立及2型糖尿病相关关键基因调控网络的初步研究[A];中国遗传学会模式生物与人类健康研讨会会议论文集[C];2010年
8 侯睿;包振民;王师;王宸;李宁;王明玲;;中国沿海三种主要养殖扇贝的DNA甲基化分析[A];中国动物学会、中国海洋湖沼学会贝类学会分会第十四次学会研讨会论文摘要汇编[C];2009年
9 应康;;cDNA芯片在急性白血病中研究基因表达谱和拷贝数变化的应用[A];第九届全国实验血液学会议论文摘要汇编[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张律文;基因调控网络的数值研究[D];上海大学;2010年
2 王政霞;时滞基因调控网络的稳定性研究[D];重庆大学;2009年
3 张文兵;基因调控网络的随机动力学分析[D];东华大学;2012年
4 徐红林;基因调控网络的建模及其结构分解方法研究[D];江南大学;2010年
5 周到;基因调控网络的构建及其动态性与稳定性研究[D];华中科技大学;2009年
6 王镇岭;基于自适应滤波的基因调控网络研究[D];青岛大学;2013年
7 张秀军;基于互信息的基因调控网络构建方法研究[D];上海大学;2013年
8 缑葵香;基于贝叶斯理论的基因调控网络建模研究[D];天津大学;2010年
9 张云俊;统计模型在基因调控网络结构学习和被动传感器目标定位中的应用[D];北京大学;2012年
10 贺勤斌;两个复杂系统中的相关问题研究[D];上海大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛玲玲;基于动态贝叶斯模型的基因调控网络构建方法研究[D];合肥工业大学;2010年
2 潘为;基因调控网络的分析与控制[D];中国科学技术大学;2011年
3 张如贝;基于微分方程模型的基因调控网络稳定性分析[D];南京信息工程大学;2011年
4 扶凌云;基因调控网络鲁棒稳定性分析[D];中南大学;2011年
5 朱云涛;在内部参数波动和外部噪声干扰下的基因调控网络鲁棒控制器的设计[D];山东科技大学;2010年
6 罗嘉;一类基因调控网络的定性分析[D];武汉科技大学;2010年
7 曾进;具有时变时滞的随机基因调控网络的建模及H_∞控制研究[D];中南大学;2012年
8 于阿会;基于微分方程模型的基因调控网络的稳定性分析[D];黑龙江大学;2013年
9 焦清局;拟南芥花药基因调控网络的构建[D];上海师范大学;2010年
10 郑明;用时滞微分方程模型重构基因调控网络[D];吉林大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张建松 张学全;我国科学家揭示白血病治疗的基因调控网络[N];中国医药报;2000年
2 任海军;中国科学家发现稻米食用品质基因调控网络[N];粮油市场报;2009年
3 通讯员 戴世勇 记者 张孔生;稻米口味有望“调控”[N];扬州日报;2010年
4 记者 王宝琳;我首次采用基因组学技术研究中药[N];科技日报;2009年
5 秦岭;我国科研人员发现决定稻米食用品质的基因调控网络[N];中国知识产权报;2009年
6 新华;我国发现稻米品质控制基因调控网络[N];中国食品报;2009年
7 游雪晴 实习生 刘晓倩;寻找埋在“垃圾”中的财富[N];科技日报;2005年
8 ;春去花不落风静月长明[N];科技日报;2003年
9 记者 柳悦;“速效救心丸基因组”研究启动[N];天津日报;2009年
10 田阳 庞晓明;北林大成立计算生物学中心[N];中国绿色时报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978