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1. 功能分子生态网络构建方法

1、功能分子生态网络构建方法

专利名称：分子功能网络的生成方法

技术领域：

本发明涉及含有生物事件信息的生物分子数据库的制作方法和使用方法。

背景技术：

生物体内除了DNA、RNA、蛋白质、多糖等生物大分子之外，还含有氨基酸、核酸、脂类、糖类、一般的低分子化合物等多种分子，这些分子分别执行着各自的功能。生物体系的特征不单在于由多种生物分子组成，还包括通过生物分子间的特异性结合引起的包括功能发挥在内的生物体内的所有现象。这种特异性结合不是形成共价结合，而是仅通过分子间作用力形成稳定的复合体。因此，虽然以单独状态存在的生物分子和以复合状态存在的生物分子之间存在平衡状态，由于特定的生物分子以复合体状态存在时稳定性高，因此平衡向着形成复合体的方向显著偏移。结果，在多种其他分子存在的情况下，即使浓度相当低，本质上相互特异的对象也可以识别并结合。在酶反应中，底物在和酶形成的复合体状态时发生特定的化学改变后，以反应生成物的形式释放；信号传导过程中，伴随着介质分子和靶向生物分子结合，通过靶向生物分子的构型发生变化，细胞外的信号传递到细胞内部。

近年来，基因组的研究发展迅猛。包括人在内的多种生物物种的基因序列得到阐明，基因和基因产物的蛋白质序列、不同脏器的蛋白质表达、蛋白-蛋白相互作用等基因组体系等的研究不断深入。这些研究成果中的大部分是以数据库的形式公开的，可以供全世界使用。基因和蛋白质的功能、疾病的原因以及背景基因的推测、基因多态间的关系已经逐步得到阐明，人们对以基因信息为依据的医疗和新药开发的期待日益增高。

一方面，基因信息的承载者是核酸，而能量代谢、物质交换、信号传导等大多数生命功能是由核酸以外的分子负责的。蛋白质是以基因蓝图为基础直接产生的，这一点和其他类型分子不同，其种类很多。酶、低分子性的生物体内生理活性化合物的靶向分子、蛋白性的生物体内生理活性化合物的靶向生物分子(多数经糖修饰)都是蛋白质。姑且不淡作为疾病的根本原因，多种疾病和症状都是蛋白质和低分子化合物的量和平衡、不同情况下实质(功能)异常的结果。在现存的医药中，大部分都是以蛋白质为靶向，控制其功能的化合物。和蛋白质不同，因为核酸的立体结构作为低分子医药的靶向时使之难以发挥特异性，因此，从抗生素物质和抗菌药物到农药的杀虫剂和抗霉菌制剂都是以蛋白质为靶向。

因此，为了进行以基因信息为依据的医疗和新药开发，需要阐明生物体内各个蛋白质和低分子化合物的功能以及这些分子间的特异性关系。此外，不同的酶次第合成相关的既定分子、不同的分子次第结合进行信号传导、这些分子相互在功能上和生物合成上具有直接或者间接的关联，这种关联(分子功能网络)的信息很重要。此外，迄今为止的研究已经阐明了多种如介质和激素等和多种临床症状、生理现象、生物反应的发生具有直接关系的分子。与分子功能网络的关联赋予对恰当的治疗不可缺少。此外，在创新药物战略中，需要在考虑到副作用风险的情况下对适当的新药开发靶向分子进行设定，因此需要考虑到含有靶向分子的分子功能网络。

功能分子生态网络（Functional Molecular Ecological Network，FMEN）是一种用于描述分子间相互作用和功能关系的网络构建方法。以下是一般的功能分子生态网络构建方法的步骤：

1. 数据获取：收集所需的分子数据，例如基因表达数据、代谢物浓度数据或蛋白质相互作用数据。这些数据可以通过实验室测定或从公共数据库中获取。

2. 数据预处理：对获取的数据进行预处理和清洗，包括数据归一化、缺失值处理、离群值处理等。确保数据的准确性和一致性。

3. 相关性计算：使用合适的统计方法，如相关系数、互信息等，计算分子之间的相关性或相互作用程度。这些计算可以揭示分子间的关联关系和功能关系。

4. 关联网络构建：基于计算得到的相关性结果，构建分子间的关联网络。在这个网络中，每个分子表示网络的节点，相关性表示节点之间的边。

5. 网络分析：对构建的关联网络进行分析，例如节点度中心性、聚类系数等。这些分析可以帮助理解网络的结构和功能模块。

6. 功能注释和模块划分：根据已知的生物学功能注释信息，将网络中的分子进行功能注释和分类，划分出功能模块或功能子网络。

7. 网络可视化：将构建的功能分子生态网络进行可视化展示，以便更直观地理解网络结构和功能。

需要注意的是，功能分子生态网络的构建方法可以根据具体的研究目标和数据类型进行调整和扩展。上述步骤只是一般的基本流程，具体的方法选择和参数设定需根据实际情况进行优化和调整。

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