辐射相关基因知识图谱的构建与应用
发布时间：2021-11-03 11:06
电离辐射（以下简称“辐射”）是一种能够将电子或其他粒子从原子或分子中分离出来,从而使原子或分子“电离”的高能辐射。辐射作用于机体时,会把能量传递给机体的分子、细胞、组织和器官,从而导致其形态、结构和功能的变化。超过一定剂量的辐射会对人体造成严重的损害,包括造血障碍、系统性器官损伤、癌症发生乃至死亡。因而,对辐射生物学效应进行研究具有非常重要的意义。辐射生物学效应的分子机制十分复杂。辐射可以直接作用于各类生物分子,在分子层面影响细胞的功能。比如,辐射可直接导致基因突变的产生和积累,从而引起癌变。另外,辐射还会引起细胞内信号通路的改变,导致炎症等对机体更为广泛的损伤。目前,大量辐射生物学效应分子机制相关的组学数据与文献信息散布在数以百万计的生物医学文献与数据库之中,给辐射生物学效应的分子机制研究带来了巨大的挑战。当前亟需利用生物信息学方法将组学数据与文献资源中非结构化的知识加以组织抽提,以便应用于辐射生物医学领域的各类研究。针对这一需求,本文利用知识图谱技术开展了以下工作:首先,本文建立了面向辐射相关基因知识图谱构建的信息学体系。通过对知识图谱构建相关技术方法的调研,选择了自顶向下的策略,...
【文章来源】：军事科学院北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辐射相关基因知识库RadAtlas的构建与分析流程
军事科学院硕士学位论文第38页然而，辐射生物学效应涉及到电离辐射对机体的作用以及机体对电离辐射的反应。这一过程中存在诸多因素的影响，包括辐射种类，辐射剂量，辐射剂量率，种系的辐射敏感性，个体发育的辐射敏感性，以及组织、器官和细胞的辐射敏感性等。其中，辐射剂量最为重要。辐射剂量与生物效应之间存在相关关系，但并非完全的线性关系，总体可以概括为：辐射剂量越大，生物学效应越显著。除此之外，其他众多影响因素对辐射生物学效应的影响则充满了不确定性，这也一定程度上导致了某一研究在某数据集上分析得到的辐射分类标志基因难以扩展到其他数据集上。此外，不同人员、项目完成的基因表达谱数据可能具有巨大的批次差异，使得利用单一来源数据集发现的辐射标志基因难以拓展至其他数据集。本文取每次单一数据集分类训练时的20个最重要的分类关键基因，绘制其文氏图[115]（图4.3），结果显示共有103个不重复基因。其中，三个数据集共有的基因有3个，两个数据集共有的基因有11个，其余99个基因均只出现在一个数据集的结果中，直接反映了数据集上训练结果的可扩展性问题。图4.3每次单一数据集分类训练时20个最重要分类关键基因的文氏图分析结果为了进一步考察单一来源基因表达数据分类训练的分类关键基因的可扩展性，并从这些辐射分类的关键基因中筛选出合适的潜在的辐射标志基因，本文考察了这些基因在其他数据集上的预测性能，绘制ROC曲线如图4.4所示。
军事科学院硕士学位论文第42页图4.6辐射分类标志基因的形成的蛋白质相互作用网络GO生物学过程的富集分析[118]（超几何分布检验，Benjamini-Hochberg方法多重检验校正）能够反映辐射分类标志基因的功能信息（表4.2）。可以发现，本文筛选的辐射分类标志基因主要参与p53信号转导、辐射响应、应激响应、DNA损伤修复和细胞周期调控等生物学过程。表4.2辐射分类标志基因的GO生物学过程富集分析结果GO生物学过程基因数量FDR相关辐射分类标志基因signaltransductionbyp53classmediator71.11E-08AEN,BAX,CDKN1A,GADD45A,PCNA,PHLDA3,ZMAT3responsetoradiation85.24E-07AEN,BAX,CDKN1A,DDB2,GADD45A,PCNA,POLH,PPM1Dcellularresponsetostress117.70E-07AEN,BAX,CDKN1A,DDB2,FAS,GADD45A,PCNA,PHLDA3,POLH,PPM1D,ZMAT3DNAdamageresponse,signaltransductionbyp5341.47E-05BAX,CDKN1A,GADD45A,PCNA
【参考文献】：
期刊论文
[1]事件知识图谱构建技术与应用综述[J]. 项威. 计算机与现代化. 2020(01)
[2]随机森林算法研究综述[J]. 吕红燕,冯倩. 河北省科学院学报. 2019(03)
[3]卡方检验公式的来源[J]. 邹玲平. 中学数学研究. 2019(09)
[4]知识图谱可视化综述[J]. 王勇超,罗胜文,杨英宝,张宏鑫. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(10)
[5]染色体畸变在急、慢性辐射损伤评估中的意义专家解析[J]. 吕玉民. 中国辐射卫生. 2019(04)
[6]知识图谱的实现与技术流程[J]. 霍珊. 电子技术与软件工程. 2018(23)
[7]电离辐射的生物效应及健康影响[J]. 曹毅,谢文. 科技导报. 2018(15)
[8]基因表达谱数据分类算法综述[J]. 张奇,荣雯雯,刘艳. 实用预防医学. 2018(08)
[9]生物剂量估算技术在核与辐射事故医学救援中的应用[J]. 王治东,袁勇,王琪,周钢桥. 军事医学. 2016(10)
[10]面向网络大数据的知识融合方法综述[J]. 林海伦,王元卓,贾岩涛,张鹏,王伟平. 计算机学报. 2017(01)
硕士论文
[1]基于蛋白质辐照损伤效应规律的宽量程生物剂量计应用基础研究[D]. 张旭东.南京航空航天大学 2019
[2]面向医疗领域的命名实体识别[D]. 栗冬冬.哈尔滨理工大学 2018
[3]基于深度学习的命名实体识别研究[D]. 霍振朗.华南理工大学 2018
[4]DNA损伤修复相关蛋白基因表达与辐射剂量关系研究[D]. 李明娟.第二军医大学 2011
本文编号：3473571
【文章来源】：军事科学院北京市
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
辐射相关基因知识库RadAtlas的构建与分析流程
军事科学院硕士学位论文第38页然而，辐射生物学效应涉及到电离辐射对机体的作用以及机体对电离辐射的反应。这一过程中存在诸多因素的影响，包括辐射种类，辐射剂量，辐射剂量率，种系的辐射敏感性，个体发育的辐射敏感性，以及组织、器官和细胞的辐射敏感性等。其中，辐射剂量最为重要。辐射剂量与生物效应之间存在相关关系，但并非完全的线性关系，总体可以概括为：辐射剂量越大，生物学效应越显著。除此之外，其他众多影响因素对辐射生物学效应的影响则充满了不确定性，这也一定程度上导致了某一研究在某数据集上分析得到的辐射分类标志基因难以扩展到其他数据集上。此外，不同人员、项目完成的基因表达谱数据可能具有巨大的批次差异，使得利用单一来源数据集发现的辐射标志基因难以拓展至其他数据集。本文取每次单一数据集分类训练时的20个最重要的分类关键基因，绘制其文氏图[115]（图4.3），结果显示共有103个不重复基因。其中，三个数据集共有的基因有3个，两个数据集共有的基因有11个，其余99个基因均只出现在一个数据集的结果中，直接反映了数据集上训练结果的可扩展性问题。图4.3每次单一数据集分类训练时20个最重要分类关键基因的文氏图分析结果为了进一步考察单一来源基因表达数据分类训练的分类关键基因的可扩展性，并从这些辐射分类的关键基因中筛选出合适的潜在的辐射标志基因，本文考察了这些基因在其他数据集上的预测性能，绘制ROC曲线如图4.4所示。
军事科学院硕士学位论文第42页图4.6辐射分类标志基因的形成的蛋白质相互作用网络GO生物学过程的富集分析[118]（超几何分布检验，Benjamini-Hochberg方法多重检验校正）能够反映辐射分类标志基因的功能信息（表4.2）。可以发现，本文筛选的辐射分类标志基因主要参与p53信号转导、辐射响应、应激响应、DNA损伤修复和细胞周期调控等生物学过程。表4.2辐射分类标志基因的GO生物学过程富集分析结果GO生物学过程基因数量FDR相关辐射分类标志基因signaltransductionbyp53classmediator71.11E-08AEN,BAX,CDKN1A,GADD45A,PCNA,PHLDA3,ZMAT3responsetoradiation85.24E-07AEN,BAX,CDKN1A,DDB2,GADD45A,PCNA,POLH,PPM1Dcellularresponsetostress117.70E-07AEN,BAX,CDKN1A,DDB2,FAS,GADD45A,PCNA,PHLDA3,POLH,PPM1D,ZMAT3DNAdamageresponse,signaltransductionbyp5341.47E-05BAX,CDKN1A,GADD45A,PCNA
【参考文献】：
期刊论文
[1]事件知识图谱构建技术与应用综述[J]. 项威. 计算机与现代化. 2020(01)
[2]随机森林算法研究综述[J]. 吕红燕,冯倩. 河北省科学院学报. 2019(03)
[3]卡方检验公式的来源[J]. 邹玲平. 中学数学研究. 2019(09)
[4]知识图谱可视化综述[J]. 王勇超,罗胜文,杨英宝,张宏鑫. 计算机辅助设计与图形学学报. 2019(10)
[5]染色体畸变在急、慢性辐射损伤评估中的意义专家解析[J]. 吕玉民. 中国辐射卫生. 2019(04)
[6]知识图谱的实现与技术流程[J]. 霍珊. 电子技术与软件工程. 2018(23)
[7]电离辐射的生物效应及健康影响[J]. 曹毅,谢文. 科技导报. 2018(15)
[8]基因表达谱数据分类算法综述[J]. 张奇,荣雯雯,刘艳. 实用预防医学. 2018(08)
[9]生物剂量估算技术在核与辐射事故医学救援中的应用[J]. 王治东,袁勇,王琪,周钢桥. 军事医学. 2016(10)
[10]面向网络大数据的知识融合方法综述[J]. 林海伦,王元卓,贾岩涛,张鹏,王伟平. 计算机学报. 2017(01)
硕士论文
[1]基于蛋白质辐照损伤效应规律的宽量程生物剂量计应用基础研究[D]. 张旭东.南京航空航天大学 2019
[2]面向医疗领域的命名实体识别[D]. 栗冬冬.哈尔滨理工大学 2018
[3]基于深度学习的命名实体识别研究[D]. 霍振朗.华南理工大学 2018
[4]DNA损伤修复相关蛋白基因表达与辐射剂量关系研究[D]. 李明娟.第二军医大学 2011
本文编号：3473571
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3473571.html
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