1. 研究目的与意义
a.基因调控代表生物体遗传、发育、进化、疾病等过程中的基因-基因相互作用或因果关系,是分子生物学和系统生物学研究的重要问题之一。基因调控网络构建的目的正是从基因表达数据中挖掘基因与基因相互作用网络,也是通过高通量数据研究生物机理的重要瓶颈。
b.数据可视化是可视化技术在非空间数据领域的应用,可以增强数据呈现效果,让用户以直观交互的方式实现对数据的观察和浏览,从而发现数据中隐藏的特征、关系和模式。快速增长的网络数据和纷繁复杂的研究极大促进了可视化技术的发展,需要设计快速的画图算法布局网络数据和开发便利的可视化软件系统以帮助直观理解复杂生物网络的抽象结构和洞察其中隐含的生物学意义。
c.基因调控网络结构的改变是细胞分化和肿瘤生成等生物现象的深层原因,为研究这些生物现象提供了理论上的依据和支持。
2. 国内外研究现状分析
本次课题为面向基因调控的网络图系统。课题分为两个部分,一个是基因调控网络,一个是显示图系统。
基因调控网络的研究建立在生物学、数学、物理学、计算机学等多科学科交叉的基础上。随着研究进展,研究人员已经发展了很多从基因表达数据中,构建基因调控网络的数学模型,例如布尔网络模型、线性模型、微分方程模型、概率图模型等。这些模型在不同层次上对真实的调控网络进行了抽象化,其中贝叶斯网络模型、动态贝叶斯网络模型具有丰富的随机性。此外,随着生物实验技术的发展,出现了多种种类的生物数据。这些数据中包含了一定的调控信息,可以融合多种类型的生物数据,构建基因调控网络。
目前对于其的研究,主要是1.建模方法的研究,其研究方向为模型的改进和组合;2.多种生物数据源的融合,除基因表达数据以外,还有基因序列数据、蛋白质-蛋白质相互作用数据、蛋白质磷酸化数据、转录因子-dna结合点位数据等;3.构建基因调控网络的算法性能评价,如何对不同模型的算法进行评估,也成为研究者关注的问题之一,如基于相关性分析的相关网络模型,基于约束推导的线性无向图模型以及基于贝叶斯理论的有向图贝叶斯网络模型;4.基于基因调控网络软件和平台构建
3. 研究的基本内容与计划
1. 该系统主要需要实现的功能有:
a.实现基因组数据的自由导入
b.导入以后系统根据导入的数据自动生成图形
4. 研究创新点
1.通过数据与系统结合,使得数据的特点通过图形更加立体的显示,使数据之间的关系表达更加充分
2.将网络可视化技术应用于生物网络的可视化
3.软件架构