基于基因表達(dá)譜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究和疾病相關(guān)遺傳信息共享平臺的建設(shè).pdf

1、本論文的研究工作由兩部分組成，分屬于生物信息學(xué)研究的兩大領(lǐng)域，即算法研究和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)。雖然這兩部分在研究內(nèi)容上相互獨立，但它們對于復(fù)雜疾病的生物信息學(xué)研究都具有重要的意義。 第一部分是基于基因表達(dá)譜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究，它的主要任務(wù)是通過分析一組基因在不同條件下的表達(dá)數(shù)據(jù)來發(fā)現(xiàn)這些基因之間存在的調(diào)控關(guān)系，而這組基因通過它們之間的調(diào)控關(guān)系就被連接成了一個網(wǎng)絡(luò)，即所謂的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。這項研究是后基因組時代生物信息學(xué)面臨的重大挑戰(zhàn)之

2、一，它對于了解基因表達(dá)的時空規(guī)律，探索復(fù)雜生命現(xiàn)象的深層原因具有重要的意義。近年來，國際上在該領(lǐng)域已開展了許多有意義的工作，本研究在回顧這些工作和它們所取得的成果的基礎(chǔ)上，針對目前用數(shù)學(xué)模型構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)時遇到的維度問題以及基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的生物信息學(xué)研究由低等模式生物轉(zhuǎn)向人類自身的趨勢，提出了一種指數(shù)律方程模型與聚類分析相結(jié)合的基于基因表達(dá)譜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法，并利用這種方法從來自人類白血病細(xì)胞的基因表達(dá)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了一些與白血病發(fā)

3、生相關(guān)的基因調(diào)控關(guān)系。本研究提出的方法不僅能發(fā)現(xiàn)人類基因間的復(fù)雜調(diào)控關(guān)系，而且可以明顯地縮短用指數(shù)律方程模型構(gòu)建基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的計算時間，這對于促進(jìn)基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)建模中維度問題的解決有重要的意義。 第二部分是疾病相關(guān)遺傳信息共享平臺的建設(shè)。確定與復(fù)雜疾病相關(guān)的遺傳學(xué)因素是當(dāng)前遺傳學(xué)與生物信息學(xué)共同關(guān)注的問題。然而，疾病相關(guān)的遺傳信息在研究領(lǐng)域內(nèi)的共享問題已成為復(fù)雜疾病遺傳學(xué)研究發(fā)展的一個瓶頸。本文針對這一問題開發(fā)了一個旨在促進(jìn)國際范

4、圍內(nèi)的疾病相關(guān)遺傳信息的交流和共享的疾病遺傳信息平臺（DGIP）。作為第一個專業(yè)的疾病相關(guān)遺傳信息的共享平臺，DGIP使研究人員能方便地與國內(nèi)外同行建立合作關(guān)系并及時共享信息，同時又使用戶能自主控制他人對其所掌握資源的訪問。DGIP采取了以項目為中心的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是它得以靈活地管理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。DGIP通過有針對性的數(shù)據(jù)庫設(shè)計解決了高度異質(zhì)性的臨床表型的有效存儲問題，并借助統(tǒng)一的命名系統(tǒng)掃清了用戶理解來源不同的基因型和臨床表型信息的障礙。