Journal of Korea Society of Industrial Information Systems (한국산업정보학회논문지)
- Volume 12 Issue 5
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- Pages.1-13
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- 2007
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- 1229-3741(pISSN)
Identifying Bridging Nodes and Their Essentiality in the Protein-Protein Interaction Networks
단백질 상호작용 네트워크에서 연결노드 추출과 그 중요도 측정
- Published : 2007.12.30
Abstract
In this research, we found out that bridging nodes have great effect on the robustness of protein-protein interaction networks. Until now, many researchers have focused on node's degree as node's essentiality. Hub nodes in the scale-free network are very essential in the network robustness. Some researchers have tried to relate node's essentiality with node's betweenness centrality. These approaches with betweenness centrality are reasonable but there is a positive relation between node's degree and betweenness centrality value. So, there are no differences between two approaches. We first define a bridging node as the node with low connectivity and high betweenness value, we then verify that such a bridging node is a primary factor in the network robustness. For a biological network database from Internet, we demonstrate that the removal of bridging nodes defragment an entire network severally and the importance of the bridging nodes in the network robustness.
본 연구에서는 단백질 상호작용 네트워크에서 네트워크 견고성의 핵심노드는 허브노드이지만 연결노드 또한 허브노드와 같이 매우 중요한 역할을 하고 있음을 밝혀냈다. 네트워크 견고성에 가장 큰 영향을 미치는 핵심노드는 차수가 매우 큰 허브이다. 이 연구에서 새로이 제안된 연결노드는 단백질상호 작용 네트워크에서 고밀도로 연결된 모듈들 사이에 위치하여 네트워크 견고성에 중요한 영향을 미치는 노드이다. 실제로 척도 없는 네트워크는 무작위 공격에 매우 강한 반면, 허브노드만을 제거하는 목표 공격에는 매우 취약하다. 기존에 핵심노드로 노드의 연결성을 연구한 방식과 사이 중앙성(centrality)을 기반으로 사이 중앙성(betweenness centrality)이 큰 노드가 전체 네트워크에서 핵심노드임을 연구한 방식이 있다. 그러나 노드의 연결성 즉, 차수와 사이 중앙성은 일정한 비례관계가 있어서 차수가 클수록 사이 중앙성 값이 커지기 때문에 기존의 두 연구는 큰 차이점을 갖지 못한다. 본 연구에서는 단백질 상호작용 네트워크도 척도 없는 네트워크이므로 노드의 차수와 사이 중앙성 간에 비례관계가 형성되지만, 차수가 작은 노드일수록 사이 중앙성 값이 매우 넓게 분포하고 있다는 특징에 착안하여 연결노드를 제안한다. 이 연구에서는 차수가 매우 작지만 사이 중앙성 값이 매우 큰 노드를 연결노드로 간주하여 실제 인터넷 상에서 공개된 생물 네트워크를 대상으로 견고성 분석 실험을 한다. 실험 결과 연결노드들이 생물 네트워크에서 제거되면 허브노드가 제거되는 것보다 더욱 큰 네트워크 분화가 발생하였으며, 이는 연결노드가 네트워크 견고성 측면에서 매우 중요한 요소임을 입증하는 것이다.는