[发明专利]一种基于推荐模型的miRNA靶基因预测方法

摘要

本发明公开了一种基于推荐模型的miRNA靶基因预测方法(miRTRS)，利用已被实验验证过的miRNA靶基因数据构建miRNA与基因的二分图，并在此基础上，使用基于二分图的推荐算法来计算一个基因是miRNA靶基因的可能性，并在此推荐算法中引入了miRNA之间的序列相似性这一生物数据。最后通过推荐值降序排序，取其排名靠前的认为是miRNA靶基因关系。本发明简单易用，与已有的miRNA靶基因预测方法相比较，本发明提出的方法在预测的准确性、敏感度和特异性等方面都有明显提高，能为生物学家进行miRNA靶基因发现的实验和进一步研究提供有价值的参考信息。

主权项

一种基于推荐模型的miRNA靶基因预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：计算各个miRNA之间的序列相似性，生成miRNA序列相似性矩阵，并对miRNA序列相似性矩阵标准化；步骤2：构建用于表示已被生物学实验验证过的miRNA与基因的关系的二分图G1；以M＝{m1,m2,…,ml,…,mp}表示p个miRNA的集合，其中ml为第l个miRNA，l＝1,2，…,p；以T＝{t1,t2,…,tj,…,tn}表示n个基因的集合，其中tj为第j个基因，j＝1,2，…,n；用二分图G1＝(V1，E1)表示miRNA与基因的关系，二分图G1中顶点集合V1＝M∪T，边集E1＝{{ml,tj}|ml∈M且tj∈T，miRNA ml与基因tj有已被生物学实验验证过的靶向关系}，即如果已经通过生物学实验验证基因tj是miRNA ml的靶基因，则在二分图G1中顶点tj与ml之间有一条边相连；设A＝{ajl}n*p为二分图的邻接矩阵，其中的元素ajl为：步骤3：基于miRNA与基因的关系以及各个miRNA之间的序列相似性，计算集合T中任意两个基因ti和tj间的相似性sij；步骤4：构建带权的无向图G2＝(T,E2,W)，图G2中顶点集合T是基因的集合；边集E2＝{{ti,tj}|ti,tj∈T且基因ti与基因tj有共同邻居}，即对于集合T中的任意两个基因ti与tj，如果它们有共同邻居，也就是ti与tj被共同的miRNA调控，则在ti与tj之间有一条无向边相连，该边的权重记为wij；图G2中权重集合W＝{wij}n*n，其中元素wij的计算公式如下：其中，sij表示基因ti和tj间的相似性，1≤i,j≤n；d(ml),d(ti),d(tj)分别表示miRNAml、基因ti、基因tj的在二分图G1中的度，λ∈(0,1)为调整因子，ail，ajl∈A，A为二分图的邻接矩阵；步骤5：计算将基因ti推荐给miRNA ml的推荐值，排序输出结果；设Ri(ti,ml)为将基因ti推荐给miRNA ml的推荐值，则其中wij∈W，ajl∈A；对于每个基因ti进行如下三步处理：1)计算其对miRNA集合M中的每一个miRNA ml的推荐值Ri(ti,ml)；2)对Ri((ti,ml)|ail＝0)进行降序排序，即对去除已知的ti与miRNA有靶向关系的推荐值后剩余的推荐值进行降序排列；3)输出排名前N个Ri(ti,ml)所对应的miRNA ml，认为其与基因ti有靶向关系；即基因ti是miRNA ml的靶基因，40≤N≤60。