شبکه هم بیانی ژن ها

شبکه هم بیانی ژن ها ( به انگلیسی: Gene Co - Expression Network ) یک گراف بدون جهت است. در این گراف هر رأس معادل با یک ژن است. همچنین بین دو راس یال وجود دارد، اگر و تنها اگر رابطه هم بیانی معناداری میان ژن های متناظر آن دو رأس موجود باشد. در این جا منظور از هم بیانی این است که الگوی بیان دو ژن، به معنای کم یا زیاد شدن بیان آن ها یکسان باشد. شبکه های هم بیانی ژن ها به کمک مجموعه داده ای از بیان تعدادی ژن در نمونه های مختلف بدست می آید. از آن جا که شبکه هم بیانی ژن ها یک گراف بدون جهت است، یک روش مناسب برای نمایش آن ماتریس همسایگی است. در این روش اگر هم بیانی دو ژن از آستانه ای مشخص بالاتر باشد بین آن ها یال متصور می شویم و درایه های ماتریس همسایگی صفر یا یک هستند. [ ۱]
همچنین می توان مدلی پیچیده تر برای شبکه هم بیانی ژن ها متصور شد که در آن یال ها وزنی در بازه داشته باشند. در این روش به اصطلاح از آستانه ای نرم استفاده می شود. در مقابل این روش به روش قبلی که یال ها وزن نداشتند، استفاده از آستانه سخت گفته می شود. در روش آستانه سخت ممکن است یک مقدار اختلاف کمی با آستانه داشته باشد و از آن کمتر باشد، در این صورت یال مربوط به این مقدار ترسیم نمی شود که از معایب این روش محسوب می شود. همچنین از نظر زیستی معنی دارتر است که رابطه هم بیانی دو ژن را با یک وزن مشخص کنیم. البته باید توجه داشت در مقابل دقت بیشتری که در شبکه های وزن دار بدست می آید، تحلیل گراف حاصل سخت تر می شود. [ ۲]
شبکه های هم بیانی ژن ها کاربردهای متعددی دارند. برای نمونه این شبکه ها می توانند ابزاری مناسب در شناختن ژن هایی باشند که کارکرد زیستی آنان چندان مشخص شده نیست. همچنین این شبکه ها می توانند در تحلیل ارتباط مکانیزم های مولکولی و فرایندهای زیستی مفید واقع شوند. [ ۱] [ ۳]
در حال حاضر شبکه های بسیاری توسط داده های حاصل از ریزآرایه دی ان ای تولید شده اند. [ ۳]
ساخت شبکه های هم بیانی ژن ها به کمک دادهٔ بیان مجموعه ای از ژن ها در تعدادی نمونه انجام می شود. برای این کار ابتدا بیان مجموعه ای از ژن ها را در نمونه های مختلف اندازه گیری می شود. اگر داده نیاز به هرگونه نرمال سازی[ ۴] داشته باشد، در این مرحله انجام می شود. اطلاعات بیان ژن در نمونه های مختلف را می توان در یک ماتریس که ستون های آن متناظر با نمونه ها و سطرهای آن متناظر با ژن هاست، نمایش داد. سپس به کمک دادهٔ بدست آمده، امتیازی تحت عنوان امتیاز شباهت میان هر دو ژن محاسبه می شود. این امتیازها را می توان در یک ماتریس مربعی، که سطرها و ستون های آن متناظر با ژن ها هستند، ذخیره کرد. سپس برای هر دو ژنی که امتیاز شباهت آن ها از یک آستانه مشخص بیشتر بود، یک یال در گراف متناظر قرار داده می شود. این کار را می توان با اعمال یک تبدیل ساده بر روی ماتریس شباهت ژن ها انجام داد. برای بدست آوردن ماتریس همسایگی گراف کافی است در ماتریس شباهت ژن ها، درایه های بزرگ تر مساوی از آستانه را به یک و بقیه درایه ها به صفر تبدیل شوند. برای ساختن شبکه هم بیانی ژن ها باید روش محاسبه امتیاز شباهت و محاسبه آستانه مشخص شوند.