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一种miRNA功能模块的识别方法及系统

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成果类型:
专利
发明/设计人:
曹步文;邓曙光;阳王东
申请/专利权人:
湖南城市学院
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2018-12-25
申请/专利号:
CN201811587998.4
公开时间:
2019-05-03
公开号:
CN109712670A
主申请人地址:
413000 湖南省益阳市迎宾东路518号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种miRNA功能模块的识别方法,其特征在于,包括: 获取待分析的miRNA数据库; 计算任意两个miRNA之间的相似性,得到任意两个miRNA之间的相似度; 根据任意两个不同miRNA之间的相似度构建miRNA的无向图;所述无向图中的顶点为待分析的miRNA,相邻两个顶点之间的边的权重为两个顶点对应的两个不同miRNA之间的相似度; 获取以密度为进化规划的目标函数; 采用单目标遗传算法,以所述目标函数最大值为目标,得到所述无向图的所有非支配子图;所述非支配子图为所述无向图的连通子图; 将所有非支配子图确定为识别的miRNA功能模块。 2.根据权利要求1所述的miRNA功能模块的识别方法,其特征在于,所述计算任意两个miRNA之间的相似性,得到任意两个miRNA之间的相似度,具体包括: 利用函数计算miRNA m1与miRNA m2之间的相似度MSim(m1,m2);其中,DT1表示与miRNA m1相关联的疾病集,|DT1|表示与miRNA m1相关联的疾病集的长度;DT2表示与miRNA m2相关联的疾病集,|DT2|表示与miRNA m2相关联的疾病集的长度;Sim(dt1i,DT2)表示疾病dt1i与疾病集DT2之间的相似度,Sim(dt2i,DT1)表示疾病dt2i与疾病集DT1之间的相似度。 3.根据权利要求1所述的miRNA功能模块的识别方法,其特征在于,所述以密度为进化规划的目标函数为其中,|V|表示miRNA功能模块中miRNA的个数,D为目标函数的函数值。 4.根据权利要求1所述的miRNA功能模块的识别方法,其特征在于,所述采用单目标遗传算法,以所述目标函数最大值为目标,得到所述无向图的所有非支配子图,具体包括: 初始化子图种群,得到初始种群;所述初始种群中的个体为所述无向图的子图,且所述初始种群中的不同个体均为支配子图; 对于第i次迭代,将父代子图种群通过变异操作产生子代子图种群;当i=1时,所述父代子图种群为所述初始种群; 将子代子图种群和父代子图种群合并,去除重复的个体,生成临时种群; 获取所述临时种群中的非支配子图; 判断当前迭代是否满足迭代停止条件,得到第一判断结果;所述迭代停止条件为当前迭代次数到达最大迭代次数,或所述子代子图种群为空集; 当所述第一判断结果表示当前迭代满足迭代停止条件时,迭代停止; 当所述第一判断结果表示当前迭代不满足迭代停止条件时,根据所述目标函数计算所述临时种群中所有个体的目标函数值; 按照所有个体的目标函数值选择所述临时种群中的部分个体进行变异,得到新的子代子图种群; 将所述新的子代子图种群与所述临时种群合并,生成下一次迭代的父代子图种群,返回“将父代子图种群通过变异操作产生子代子图种群”步骤。 5.根据权利要求1所述的miRNA功能模块的识别方法,其特征在于,所述得到识别后的miRNA功能模块,之后还包括: 将所述识别后的miRNA功能模块与HMDD数据库比对,根据miRNA功能模块内成员相似性高、功能模块间相似性弱的特征,得到miRNA与疾病之间的关联。 6.一种miRNA功能模块的识别系统,其特征在于,包括: miRNA数据库获取模块,用于获取待分析的miRNA数据库; 相似性计算模块,用于计算任意两个miRNA之间的相似性,得到任意两个miRNA之间的相似度; 无向图构建模块,用于根据任意两个不同miRNA之间的相似度构建miRNA的无向图;所述无向图中的顶点为待分析的miRNA,相邻两个顶点之间的边的权重为两个顶点对应的两个不同miRNA之间的相似度; 目标函数获取模块,用于获取以密度为进化规划的目标函数; 非支配子图获取模块,用于采用单目标遗传算法,以所述目标函数最大值为目标,得到所述无向图的所有非支配子图;所述非支配子图为所述无向图的连通子图; miRNA功能模块确定模块,用于将所有非支配子图确定为识别的miRNA功能模块。 7.根据权利要求6所述的miRNA功能模块的识别系统,其特征在于,所述相似性计算模块,利用函数计算miRNA m1与miRNAm2之间的相似度MSim(m1,m2);其中,DT1表示与miRNA m1相关联的疾病集,|DT1|表示与miRNA m1相关联的疾病集的长度;DT2表示与miRNA m2相关联的疾病集,|DT2|表示与miRNA m2相关联的疾病集的长度;Sim(dt1i,DT2)表示疾病dt1i与疾病集DT2之间的相似度,Sim(dt2i,DT1)表示疾病dt2i与疾病集DT1之间的相似度。 8.根据权利要求6所述的miRNA功能模块的识别系统,其特征在于,所述目标函数获取模块的目标函数为:以密度为进化规划的目标函数其中,|V|表示miRNA功能模块中miRNA的个数,D为目标函数的函数值。 9.根据权利要求6所述的miRNA功能模块的识别系统,其特征在于,所述非支配子图获取模块具体包括: 初始化单元,用于初始化子图种群,得到初始种群;所述初始种群中的个体为所述无向图的子图,且所述初始种群中的不同个体对均为支配子图; 变异单元,用于对于第i次迭代,将父代子图种群通过变异操作产生子代子图种群;当i=1时,所述父代子图种群为所述初始种群; 合并单元,用于将子代子图种群和父代子图种群合并,去除重复的个体,生成临时种群; 非支配子图获取单元,用于获取所述临时种群中的非支配子图; 判断单元,用于判断当前迭代是否满足迭代停止条件,得到第一判断结果;所述迭代停止条件为当前迭代次数到达最大迭代次数,或所述子代子图种群为空集; 迭代停止单元,用于当所述第一判断结果表示当前迭代满足迭代停止条件时,迭代停止; 目标函数值计算单元,用于当所述第一判断结果表示当前迭代不满足迭代停止条件时,根据所述目标函数计算所述临时种群中所有个体的目标函数值; 选择单元,用于按照所有个体的目标函数值选择所述临时种群中的部分个体进行变异,得到新的子代子图种群; 父代子图种群生成单元,用于将所述新的子代子图种群与所述临时种群合并,生成下一次迭代的父代子图种群,返回“将父代子图种群通过变异操作产生子代子图种群”步骤。 10.根据权利要求6所述的miRNA功能模块的识别系统,其特征在于,所述系统还包括: 比对模块,用于在所述得到识别后的miRNA功能模块之后,将所述识别后的miRNA功能模块与HMDD数据库比对,根据miRNA功能模块内成员相似性高、功能模块间相似性弱的特征,得到miRNA与疾病之间的关联。
摘要:
本发明公开一种miRNA功能模块的识别方法及系统。包括:获取待分析的miRNA数据库;计算任意两个miRNA之间的相似性,得到任意两个miRNA之间的相似度;根据相似度构建miRNA的无向图;无向图中的顶点为待分析的miRNA,相邻两个顶点之间的边的权重为两个顶点对应的两个不同miRNA之间的相似度;获取以密度为进化规划的目标函数;采用单目标遗传算法,以目标函数最大值为目标,得到无向图的所有非支配子图;将所有非支配子图确定为识别的miRNA功能模块。本发明实现简单,以密度为目标函数,识别miRNA功能模块,为医疗诊断提供有价值的线索。

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