МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ РЕКОНСТРУКЦІЇ ГЕННОЇ РЕГУЛЯТОРНОЇ МЕРЕЖІ НА ОСНОВІ КОМПЛЕКСНОГО ЗАСТОСУВАННЯ ТОПОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

Abstract

У статті представлено результати моделювання щодо визначення оптимальної топології генної регуляторної мережі в процесі її реконструкції із застосуванням кореляційного алгоритму реконструкції мережі. Генна регуляторна мережа представлялася у вигляді неорієнтованого графу, у якому вузли є гени або метаболіти, а дуги визначають зв'язок між відповідними елементами мережі. Оцінка топології мережі здійснювалася шляхом розрахунку значень одиночних топологічних параметрів, які враховують як структуру мережі, так і кількість і характер зв’язків між відповідними елементами. Були досліджені наступні одиночні топологічні параметри: кількість вузлів мережі, ступінь вузлів або їх зв’язність, щільність мережі, коефіцієнти кластеризації та централізації і гетерогенність. Остаточне рішення щодо топології мережі приймалося на основі аналізу узагальненого топологічного параметру, що розраховувався із застосуванням функції бажаності Харрінгтона. Моделювання процесу реконструкції генної мережі на основі профілів експресій генів було проведено у програмному середовищі CytoScape з використанням профілів експресій генів даних moe430 бази даних ArrayExpress, що містять інформацію про експресію генів мезенхімальних клітин двох типів: нервового гребня та мезодерми. Процес реконструкції генної регуляторної мережі здійснювався із застосуванням кореляційного алгоритму, практична реалізація якого передбачає розрахунок коефіцієнтів парної кореляції між профілями експресій генів, що досліджуються. Топологія мережі у даному випадку формується на основі значення трешолдінгового коефіцієнта τ, що визначає порогове значення наявності зв’язку між парою відповідних генів мережі. У результаті моделювання були створені діаграми розподілу одиночних топологічних параметрів і узагальненого топологічного індексу від значення коефіцієнту трешолдінгу. Аналіз отриманих діаграм дозволив визначити оптимальну топологію генної мережі.