逐步目标可控性识别多发性硬化中巨噬细胞网络的失调通路
分子网络
2020-12-08 v4
摘要
识别有可能影响网络状态的节点是许多复杂系统中的一个相关问题。在许多应用中,检验单个节点控制网络中特定目标子集的能力通常是必不可少的。在生物网络中,这可能提供关于单个基因如何调节细胞中特定分子组表达的宝贵信息。考虑到这些约束,我们提出了一种基于 Kalman 秩条件的优化启发式方法,以节点所能控制的目标节点数量来量化其中心性。通过在目标集合中引入节点间的层次结构并进行逐步搜索,我们针对稀疏有向网络确保了在显著降低的时空复杂度下识别可控驱动-目标配置。我们展示了该方法在简单网络配置上的工作效果,随后将其用于刻画与多发性硬化患者巨噬细胞功能障碍相关的分子基因网络中的炎症通路。结果表明,受靶向的分泌分子通常可由大量参与不同细胞功能(即感知、信号传导和转录)的驱动节点(51%)所控制。然而,在炎症反应期间,如人血液样本基因表达数据所测,所有可能的驱动-目标对中仅有中等比例被显著共激活。值得注意的是,它们在多发性硬化患者与健康对照之间存在差异,并且我们发现这与可控游走中失调基因的存在有关。我们将该方法命名为逐步目标可控性,它代表了一种在定向复杂网络中识别可控驱动-目标配置并从功能角度检验其相关性的实用方案。
引用
@article{arxiv.2003.08913,
title = {Step-wise target controllability identifies dysregulated pathways of macrophage networks in multiple sclerosis},
author = {Giulia Bassignana and Jennifer Fransson and Vincent Henry and Olivier Colliot and Violetta Zujovic and Fabrizio De Vico Fallani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.08913},
year = {2020}
}