Μελέτη και εφαρμογή τεχνικών ανάλυσης γράφων για τον προσδιορισμό σημαντικών πρωτεϊνών σε δίκτυα αλληλεπίδρασης

Abstract

Η διπλωματική αυτή εργασία ερευνά στον εντοπισμό των πιο σημαντικών πρωτεϊνών στο συνολικό δίκτυο αλληλεπίδρασης πρωτεϊνών και ποιος είναι ο ρόλος τους με βάση τις μετρικές κεντρικότητας και την ανάλυση κοινοτήτων. Μετά τη διαμόρφωση του ερευνητικού ερωτήματος, πραγματοποιήθηκε αναζήτηση και αξιολόγηση διαθέσιμων συνόλων δεδομένων που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν τη διεξαγωγή της παρούσας μελέτης. Για τον σκοπό αυτό, επιλέχθηκε το σύνολο δεδομένων Protein–Protein Interaction Network από την πλατφόρμα Stanford SNAP , το οποίο περιγράφει πειραματικά επιβεβαιωμένες αλληλεπιδράσεις μεταξύ ανθρώπινων πρωτεϊνών. Στο πλαίσιο της μελέτης εξετάστηκαν τα στατιστικά χαρακτηριστικά και οι περιγραφικές πληροφορίες του συνόλου δεδομένων. Το δίκτυο αυτό περιλαμβάνει πειραματικά τεκμηριωμένες φυσικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών στον άνθρωπο, όπως μεταβολικές αλληλεπιδράσεις που σχετίζονται με ένζυμα και αλληλεπιδράσεις που εμπλέκονται σε σηματοδοτικές διαδικασίες. Η ανακάλυψη μονοπατιών μιας συγκεκριμένης νόσου, που διαθέτει το σύνολο δεδομένων, μας βοηθάει να ορίσουμε ως σύνολα δεδομένων τα συγκεκριμένα μονοπάτια, που συσχετίζονται με ένα σημαντικό πρόβλημα και έχει την δυνατότητα να παρέχει κλινικά δραστήριες γνώσεις, σχετικά με την διάγνωση, πρόγνωση και θεραπεία της δυσφορίας που προκαλεί η νόσος. Γενικά η εφεύρεση των δικτύων αλληλεπίδρασης πρωτεϊνών (ppi) βασίζονται σε υπολογιστικές μεθόδους, ξεκινώντας με μερικές γνωστές πρωτεΐνες ,που συσχετίζονται με την ασθένεια και έχουν ως στόχο να βρουν το υπόλοιπο της διαδρομής εξερευνώντας το δίκτυο (ppi) γύρω από τις γνωστές πρωτεΐνες της νόσου. Για να γίνει η μελέτη στο δίκτυο αλληλεπίδρασης πρωτεϊνών (ppi) για το σχετικό ερώτημα κατασκεύασα τον συνολικό γράφο PPI από το διαθέσιμο σύνολο δεδομένων, εφάρμοσα πολλαπλές μετρικές κεντρικότητας και μεθόδους ανίχνευσης κοινοτήτων και επικεντρώθηκα σε υποδίκτυα νόσων ( με έμφαση στις μεταβολικές αλληλεπιδράσεις). Ο σκοπός της διπλωματικής μου εργασίας ήταν να ασχοληθώ με τις τεχνικές και μετρικές για την διαμόρφωση του ερευνητικού ερωτήματος, που αποφάσισα να ασχοληθώ και την εξαγωγή σημαντικών πληροφοριών. Η επιλογή της διπλωματικής, με το συγκεκριμένο θέμα και ερώτημα, ήταν η ώθηση του μαθήματος, εξόρυξη και ανάλυση δεδομένων και η μεταδοτικότητα της καθηγήτριας Μαρία Χαλκίδη, να γίνει η μάθηση πιο ενδιαφέρον του μαθήματος. Γενικά ήθελα να πειραματιστώ και να ερευνήσω ένα θέμα πάνω στην βιοπληροφορική, για προσωπικές γνώσεις.