面向疾病的lncRNA-蛋白质异构时序网络构建与分析方法

批准号:
61701073
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
代启国
依托单位:
学科分类:
F0124.生物电子学与生物信息处理
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
付玥玥、黄山、于艳莉、王元刚、华志超、张桐瑄、吴旭
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中文摘要
长链非编码RNA(lncRNA)与蛋白质的协同关系在人类多种重大疾病中具有重要作用。针对协同过程中涉及的多种分子关系以及动态性特点,本项目将研究面向疾病的lncRNA-蛋白质异构时序网络构建及模块分析方法。首先,通过引入分子结构信息并结合深度学习方法,建立lncRNA-蛋白质相互作用预测模型;然后,提出基于疾病本体术语继承与扩展语义的lncRNA功能相似性度量方法,进而构建lncRNA-lncRNA功能关联网络;随后,以lncRNA-lncRNA、lncRNA-蛋白质以及蛋白质-蛋白质三种分子关系为基础,通过融合不同时段的基因表达谱数据建立lncRNA-蛋白质异构时序网络;最后,研究适合于该网络的功能模块识别与时序演化分析方法。本项目对于发展信息科学与生物医学交叉的生物网络构建与分析方法具有重要的理论研究意义,同时在探索lncRNA调控人类疾病的分子机制方面具有潜在的应用价值。
英文摘要
The synergism of long non-coding RNA (lncRNA) and protein plays a crucial role in a variety of major human diseases. Aiming at several molecular relationships and dynamic characteristic in the synergism, this project will study the construction of lncRNA-protein heterogeneous temporal network and module analysis method in the network. Firstly, a method of predicting lncRNA-protein interaction will be proposed by introducing the information of molecular structure and using deep learning method. Secondly, a novel method of measuring lncRNA functional similarity based on inheritance and extension semantics of terms in disease ontology will be proposed, and a lncRNA-lncRNA functional association network will be further constructed. Thirdly, based on three kinds of molecular relationships including lncRNA-lncRNA, lncRNA-protein and protein-protein, a lncRNA-protein heterogeneous temporal network will be constructed by integrating time-course gene expression data. Finally, we will study identification and temporal evolution analysis methods of lncRNA-protein function module suitable for the constructed network. This project will be of great theoretical significance for the development of construction and analysis methods of biological network as an interdisciplinary problem of information science and biomedical fields, and has potential application values on exploring the molecular mechanism of lncRNA in the regulation of human diseases.
本项目利用信息学理论与方法,围绕疾病相关的lncRNA-蛋白质协同关系建模与分析方法开展工作,重点研究了lncRNA与蛋白质互作关系预测模型构建、lncRNA-蛋白质结合位点识别算法、lncRNA-疾病关联预测算法等。项目属于生物信息学、计算生物学交叉学科研究方向,取得如下重要成果:.1)在lncRNA-蛋白质相互作用关系预测方面,针对两类分子相互作用的特征表示问题,构造了针对lncRNA-蛋白质对的复合特征表征方法,从二元分子互作角度刻画互作关系;提出了面向不同特征组合的基于堆叠集成学习的lncRNA-蛋白质互作预测模型,提高了预测准确性。.2)在lncRNA-蛋白质绑定结合位点预测方面,采用高阶编码方法对一级序列与二级结构进行特征表示,强化对绑定位点邻接碱基的刻画能力;构建了基于注意力机制的胶囊神经网络模型用于识别绑定位点,进一步提升了识别精度。.3)在lncRNA-miRNA相互作用方面,综合运用多种一级序列特征和二级结构特征,建立了融合胶囊网络、注意力机制、独立递归神经网络等方法的层次化深度学习模型,提升了模型鲁棒性与泛化能力。.4)在lncRNA-疾病关联网络分析方面,采用node2vec方法对网络节点进行空间嵌入,利用堆叠自编码器获取对节点属性的高层抽象特征表示,并引入堆叠集成学习策略,进一步提升模型对未知关联关系的预测能力。.本项目共发表学术论文4篇,其中3篇SCI国际期刊论文,1篇CCF推荐B类国际会议论文;正在进行返修和已投稿的国际期刊论文4篇;已提交申请的发明专利1项。依托本项目研究工作,我们培养多名硕士研究生,其中1名硕士研究生已毕业,正在培养博士研究生1名。.本项目对于进一步理解lncRNA-蛋白质协同关系及其在疾病中的调控作用具有重要的理论意义,同时在利用信息科学的知识表示与深度学习方法研究生物信息学问题方面具有借鉴作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
MD-MLI: Prediction of miRNA-lncRNA Interaction by Using Multiple Features and Hierarchical Deep Learning
MD-MLI:利用多重特征和分层深度学习预测 miRNA-lncRNA 相互作用
DOI:10.1109/tcbb.2020.3034922
发表时间:2020
期刊:IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics
影响因子:--
作者:宋金淼;田生伟;禹龙;杨启萌;邢艳;张超;代启国;段晓东
通讯作者:段晓东
DOI:10.1007/s12539-020-00379-3
发表时间:2020-06
期刊:Interdisciplinary Sciences: Computational Life Sciences
影响因子:--
作者:Jinmiao Song;Shengwei Tian;Long Yu;Yan Xing;Qimeng Yang;Xiaodong Duan;Qiguo Dai
通讯作者:Jinmiao Song;Shengwei Tian;Long Yu;Yan Xing;Qimeng Yang;Xiaodong Duan;Qiguo Dai
Construction of Complex Features for Computational Predicting ncRNA-Protein Interaction
构建用于计算预测 ncRNA-蛋白质相互作用的复杂特征
DOI:10.3389/fgene.2019.00018
发表时间:2019-02-01
期刊:FRONTIERS IN GENETICS
影响因子:3.7
作者:Dai, Qiguo;Guo, Maozu;Fu, Yueyue
通讯作者:Fu, Yueyue
多模态图融合的细胞基础模型构建与多切片空间域识别研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:49万元
- 批准年份:2024
- 负责人:代启国
- 依托单位:
国内基金
海外基金
