论文摘要
研究背景基因芯片作为一类新兴的生物技术,已在生命科学不同领域得到广泛的应用,极大地推进了生命科学的发展,加快了对生命本质的认识。基因芯片可广泛应用于基因诊断、基因表达研究、发现新基因、基因与基因、基因同其他生物大分子的相互作用等众多领域,具有广泛的研究前景。由于一个基因的表达受其它基因的影响,而这个基因又会影响其它基因的表达,这种相互影响、相互制约的关系构成了复杂的基因表达调控网络。因此,要了解细胞的生长过程还应该从整体出发,观察基因之间的相互关系。基因芯片可以从全基因组水平来分析基因的表达情况,因此,我们可以通过数学模型来分析基因之间的相互作用关系。目前,对调控网络的建模已有相当多的数学模型,大多数都不考虑基因表达时空上的调控关系,或者假定基因表达在各时间点上权重相同,这为深入理解基因调控的时-空机制带来了困难。本研究旨在基于基因表达数据,对各时间点进行加权处理,依据信息熵相关系数来构建大脑发育过程中小脑组织基因表达的调控网络。方法根据GO数据库,我们选择了在7个时间点上均有表达的60个与小脑组织发育过程相关的基因。对基因表达数据进行正则化处理,然后对7个时间点进行加权,采用信息熵相关系数矩阵建立基因之间的调控关系网络。结果利用互信息关联模型最终得到了所选基因两两之间的信息熵相关系数,建立相关系数矩阵,找到了它们之间的调控网络关系,并进行了图像可视化描述。结论利用信息熵理论得到信息熵相关系数后,可以根据60个基因两两之间信息熵相关系数的大小确定基因之间的调控关系,从而得到基因之间的生物学关系。该方法计算简便,结果更为合理。为基因调控网络的构建提供了一种新的研究思路,并为进一步的生物学实验提供了依据。