[发明专利]基于多条代谢路径比对重建物种系统发生树的方法

说明书

本发明公开了基于多条代谢路径比对重建物种系统发生树的方法。通过多条代谢路径之间的全局比对来建立多代谢路径的合图，然后通过合图的节点聚类建立各代谢路径的功能模块之间的映射，并通过功能模块的映射来进一步分析代谢路径间的关系并建立物种间的系统发生树。本发明的有益效果是：通过本方法的实施，简化了代谢路径的比对工作，研究人员只需要进行简单的操作就能够快速准确的生成物种间的系统发生树。

技术领域

本方法涉及一种物种系统发生树的生成方法。具体是基于多条代谢路径比对生成物种系统发生树的方法。

背景技术

系统发生分析是系统生物学研究的一个重要领域，目前使用代谢数据来建立系统发生树的方法主要通过代谢路径节点之间的映射来分析代谢路径之间的关系，并以这些关系对物种进行系统发生分析。然而,节点之间的映射信息是有限的，仅通过节点映射信息难以更深入地挖掘代谢路径之间相互关系。

发明内容

本发明的目的在于：提供基于多条代谢路径比对建立物种间系统发生树树的方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

基于多条代谢路径比对重建物种系统发生树的方法，具体步骤如下：

1)多条代谢路径合图的建立：

1.1)节点相似度的计算：

对于代谢路径P，设G_p＝(V_p,E_p)表示代谢路径P，其中G_p是一个有向图，V_p是G_p的顶点集，E_p是G_p的有向边集合，G_p中的顶点u_i和u_j表示P 中的反应r_i和r_j。如果r_i的一个输出化合物是r_j的一个输入化合物，那么u_i和 u_j之间存在一条从r_i到r_j的有向边，如果r_i，r_j都是可逆的，那么也存在一条从r_j到r_i的有向边。

k是正整数，对于图G_p中的任意节点u，定义u的k邻居集合：N_k(u)，N_k(u) 是V_p的一个节点集合，其中u不属于N_k(u)并且对于任意x∈N_k(u)的节点，从u 到x的最短距离是k；其中最短距离定义为从u到x的最短路径边数。对于图 G_p’中的任意节点v，同理可以定义v的k邻居集合N_k(v)。

对于节点u∈V_p和节点v∈V_p′，在G_p里，u的k邻居子图表示为定义为G_p在N_k(u)∪{u}里的导出子图。在G_p’里，v的k邻居子图表示为定义为G_p’在N_k(v)∪{v}里的导出子图。设d(u)和d(v)分别是u，v在G_p和G_p’里的度。是邻居集合N_k(u)里按非升序排列的u的k邻居的节点度序列。是邻居集合N_k(v)里按非升序排列的v的 k邻居的节点度序列。定义节点u，v的拓扑相似度T(u,v)为：