Bioinformatics approaches for the analysis and visualization of biological networks

Διπλωματική Εργασία uoadl:2916451 345 Αναγνώσεις

Μονάδα:
Κατεύθυνση Μοριακή Βιοϊατρική - Μηχανισμοί Ασθενειών, Μοριακές και Κυτταρικές θεραπείες και Βιοκαινοτομία
Βιβλιοθήκη Επιστημών Υγείας
Ημερομηνία κατάθεσης:
2020-06-15
Έτος εκπόνησης:
2020
Συγγραφέας:
Κουτρούλη Μικαέλα
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Γεώργιος Παυλόπουλος, Ερευνητής Β', Ερευνητικό Κέντρο Βιοϊατρικών Επιστημών "Αλέξανδρος Φλέμινγκ", Επιβλέπων
Γεώργιος Κόλλιας, Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Χριστόφορος Νικολάου, Ερευνητής Β', Ερευνητικό Κέντρο Βιοϊατρικών Επιστημών "Αλέξανδρος Φλέμινγκ"
Πρωτότυπος Τίτλος:
Bioinformatics approaches for the analysis and visualization of biological networks
Γλώσσες εργασίας:
Αγγλικά
Μεταφρασμένος τίτλος:
Βιοπληροφορικές προσεγγίσεις για την ανάλυση και οπτικοποίηση βιολογικών δικτύων
Περίληψη:
Τα δίκτυα είναι ένας από τους πιο συνηθισμένους τρόπους για την αναπαράσταση των βιολογικών συστημάτων ως σύνθετων συνόλων δυαδικών αλληλεπιδράσεων ή σχέσεων μεταξύ διαφορετικών βιοοντοτήτων. Σε αυτή τη διατριβή, συζητάμε τις βασικές έννοιες της θεωρίας γραφημάτων και τους διάφορους τύπους γραφημάτων, καθώς και τις διαθέσιμες δομές δεδομένων για αποθήκευση και ανάγνωση γράφων. Επιπλέον, περιγράφουμε αρκετές ιδιότητες δικτύων και επισημαίνουμε μερικές από τις ευρέως χρησιμοποιούμενες τοπολογικές ιδιότητες. Αναφέρουμε εν συντομία τα μοτίβα και τα μοντέλα των γράφων και σχολιάζουμε περαιτέρω τους τύπους βιολογικών και βιοϊατρικών δικτύων μαζί με τις αντίστοιχες μορφές αρχείων που μπορούν να διαβαστούν από τον υπολογιστή και από τον άνθρωπο. Επιπλέον, συζητάμε μια ποικιλία αλγορίθμων και μετρήσεων για αναλύσεις δικτύων σχετικά με τη οπτικοποίηση γράφων και την ομαδοποίηση δεδομένων, καθώς και τα τρέχοντα σύγχρονα εργαλεία. Ακόμα, παρέχουμε παραδείγματα επίδειξης για τις βάσεις δεδομένων STRING και Reactome και επισημαίνουμε τις δυνατότητες και τη λειτουργικότητά τους και δείχνουμε μια απλή μελέτη περίπτωσης για το πώς αυτά τα εργαλεία μπορούν να συνδυαστούν για βαθύτερη βιολογική ανάλυση και λειτουργικό εμπλουτισμό. Τέλος, προτείνουμε τη NORMA και το NAP, δύο διαδικτυακά εργαλεία για διαδραστικό χειρισμό πολλαπλών δικτύων παράλληλα. Συγκεκριμένα, η NORMA επικεντρώνεται στην οπτικοποίηση περιοχών δικτύων που συνοδεύονται με σχολιασμό και την τοπολογική ανάλυση και είναι σε θέση να χειρίζεται πολλαπλά δίκτυα και σχολιασμούς ταυτόχρονα. Οι προϋπολογισμένοι σχολιασμοί (π.χ. γονιδιακές οντολογίες / βιολογικά μονοπάτια ή ομαδοποίηση αποτελεσμάτων) μπορούν να απεικονιστούν σε ένα δίκτυο είτε ως χρωματιστοί κόμβοι γραφημάτων πίτας είτε ως κυρτά σχήματα με χρώμα σε στυλ διαγράμματος Venn. Σε περίπτωση που δεν υπάρχει σχολιασμός, προσφέρονται αλγόριθμοι για αυτοματοποιημένο εντοπισμό κοινοτήτων. Εν συντομία, με τη NORMA, οι χρήστες μπορούν να κωδικοποιήσουν ταυτόχρονα τρεις τύπους πληροφορίας. Αυτά είναι: i) το δίκτυο, ii) τις κοινότητες ή τους σχολιασμούς και iii) τις κατηγορίες κόμβων ή τις τιμές έκφρασης. Τέλος, η NORMA προσφέρει βασική τοπολογική ανάλυση και άμεση τοπολογική σύγκριση σε οποιοδήποτε από τα επιλεγμένα δίκτυα. Η υπηρεσία της NORMA είναι διαθέσιμη στη διεύθυνση: http://bib.fleming.gr:3838/NORMA. Ο κώδικας διατίθεται στη διεύθυνση: https://github.com/PavlopoulosLab/NORMA. Από την άλλη πλευρά, το NAP συγκρίνει άμεσα τα τοπολογικά χαρακτηριστικά πολλαπλών δικτύων ταυτόχρονα και προς το παρόν προσφέρει οπτικοποίηση δικτύων σε 2D και 3D, καθώς και οπτικές συγκρίσεις τοπικών χαρακτηριστικών που βασίζονται σε κόμβους και ακμές, τόσο ως ραβδογράμματα είτε ως πίνακες. Το NAP είναι πλήρως διαδραστικό και οι χρήστες μπορούν εύκολα να εξάγουν και να οπτικοποιήσουν τα κοινά σημεία μεταξύ οποιουδήποτε ζεύγους δικτύων. Το NAP υποστηρίζει σταθμισμένους, μη σταθμισμένους, κατευθυνόμενους, μη κατευθυνόμενους και διμερείς γράφους και διατίθεται στη διεύθυνση: http://bib.fleming.gr:3838/NAP/. Ο κώδικας του βρίσκεται στη διεύθυνση: https://github.com/PavlopoulosLab/NAP.
Κύρια θεματική κατηγορία:
Επιστήμες Υγείας
Λέξεις-κλειδιά:
Σχολιασμός δικτύου, Οπτικοποίηση, Τοπολογική ανάλυση, Λειτουργικός εμπλουτισμός, Βιολογικά δίκτυα, Τοπολογία, Θεωρία γράφων, Ομαδοποίηση δεδομένων
Ευρετήριο:
Όχι
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
0
Εικονογραφημένη:
Ναι
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
165
Αριθμός σελίδων:
79
Αρχείο:
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο. H πρόσβαση επιτρέπεται μόνο εντός του δικτύου του ΕΚΠΑ.

MSc_Thesis_Bioinformatics approaches for the analysis and visualization of biological networks.pdf
4 MB
Δεν επιτρέπεται η πρόσβαση στο αρχείο. H πρόσβαση επιτρέπεται μόνο εντός του δικτύου του ΕΚΠΑ.