Kim, Ha-Seong;Choi, Ho-Sik;Lee, Jae-K.;Park, Tae-Sung
Proceedings of the Korean Society for Bioinformatics Conference
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2005.09a
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pp.339-343
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2005
Boolean networks(BN) construction is one of the commonly used methods for building gene networks from time series microarray data. However, BN has two major drawbacks. First, it requires heavy computing times. Second, the binary transformation of the microarray data may cause a loss of information. This paper propose two methods using liner regression to construct gene regulatory networks. The first proposed method uses regression based BN variable selection method, which reduces the computing time significantly in the BN construction. The second method is the regression based network method that can flexibly incorporate the interaction of the genes using continuous gene expression data. We construct the network structure from the simulated data to compare the computing times between Boolean networks and the proposed method. The regression based network method is evaluated using a microarray data of cell cycle in Caulobacter crescentus.
Gene expression profiling facilitates the understanding of biological characteristics of gliomas. Previous studies mainly used regression/variance analysis without considering various background biological and environmental factors. The aim of this study was to investigate gene expression differences between grade III and IV gliomas through partial least squares (PLS) based analysis. The expression data set was from the Gene Expression Omnibus database. PLS based analysis was performed with the R statistical software. A total of 1,378 differentially expressed genes were identified. Survival analysis identified four pathways, including Prion diseases, colorectal cancer, CAMs, and PI3K-Akt signaling, which may be related with the prognosis of the patients. Network analysis identified two hub genes, ELAVL1 and FN1, which have been reported to be related with glioma previously. Our results provide new understanding of glioma pathogenesis and prognosis with the hope to offer theoretical support for future therapeutic studies.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.42
no.4
s.304
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pp.33-42
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2005
This paper proposes a classification method for gene expression data, using membership function and neural network. The gene expression is a process to produce mRNA and protains which generate a living body, and the gene expression data is important to find out the functions and correlations of genes. Such gene expression data can be obtained from DNA 칩 massively and quickly. However, thousands of gene expression data may not be useful until it is well organized. Therefore a classification method is necessary to find the characteristics of gene data acquired from the gene expression. In the proposed method, a set of gene data is extracted according to the fisher's criterion, because we assume that selected gene data is the well-classified data sample. However, the selected gene data does not guarantee well-classified data sample and we calculate feature values using membership function to reduce the influence of outliers in gene data. Feature vectors estimated from the selected feature values are used to train back propagation neural network. The experimental results show that the clustering performance of the proposed method has been improved compared to other existing methods in various gene expression data.
Alzheimer's disease (AD) is a chronic, progressive brain disorder that slowly destroys affected individuals' memory and reasoning faculties, and consequently, their ability to perform the simplest tasks. This study investigated the hub genes of AD. Proteins interact with other proteins and non-protein molecules, and these interactions play an important role in understanding protein function. Computational methods are useful for understanding biological problems, in particular, network analyses of protein-protein interactions. Through a protein network analysis, we identified the following top 10 hub genes associated with AD: PTGER3, C3AR1, NPY, ADCY2, CXCL12, CCR5, MTNR1A, CNR2, GRM2, and CXCL8. Through gene enrichment, it was identified that most gene functions could be classified as integral to the plasma membrane, G-protein coupled receptor activity, and cell communication under gene ontology, as well as involvement in signal transduction pathways. Based on the convergent functional genomics ranking, the prioritized genes were NPY, CXCL12, CCR5, and CNR2.
Park, Minseok;Jang, Giup;Lee, Taekeon;Yoon, Youngmi
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.3
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pp.131-138
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2017
New drug development is time-consuming and costly. Hence, it is necessary to repurpose old drugs for finding new indication. We suggest the way that repurposing old drug using massive literature data and biological network. We supposed a disease-drug relationship can be available if signal pathways of the relationship include significant genes identified in literature data. This research is composed of three steps-identifying significant gene using co-occurrence in literature; analyzing the shortest path on biological network; and scoring a relationship with comparison between the significant genes and the shortest paths. Based on literatures, we identify significant genes based on the co-occurrence frequency between a gene and disease. With the network that include weight as possibility of interaction between genes, we use shortest paths on the network as signal pathways. We perform comparing genes that identified as significant gene and included on signal pathways, calculating the scores and then identifying the candidate drugs. With this processes, we show the drugs having new possibility of drug repurposing and the use of our method as the new method of drug repurposing.
Ravn, Dea Louise;Mohammadnejad, Afsaneh;Sabaredzovic, Kemal;Li, Weilong;Lund, Jesper;Li, Shuxia;Svendsen, Anders Jorgen;Schwammle, Veit;Tan, Qihua
Journal of Acupuncture Research
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v.37
no.2
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pp.128-135
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2020
Background: Classical acupuncture is being used in the treatment of rheumatoid arthritis (RA). To explore the biological response to acupuncture, a network-based analysis was performed on gene expression data collected from an animal model of RA treated with acupuncture. Methods: Gene expression data were obtained from published microarray studies on blood samples from rats with collagen induced arthritis (CIA) and non-CIA rats, both treated with manual acupuncture. The weighted gene co-expression network analysis was performed to identify gene clusters expressed in association with acupuncture treatment time and RA status. Gene ontology and pathway analyses were applied for functional annotation and network visualization. Results: A cluster of 347 genes were identified that differentially downregulated expression in association with acupuncture treatment over time; specifically in rats with CIA with module-RA correlation at 1 hour after acupuncture (-0.27; p < 0.001) and at 34 days after acupuncture (-0.33; p < 0.001). Functional annotation showed highly significant enrichment of porphyrin-containing compound biosynthetic processes (p < 0.001). The network-based analysis also identified a module of 140 genes differentially expressed between CIA and non-CIA in rats (p < 0.001). This cluster of genes was enriched for antigen processing and presentation of exogenous peptide antigen (p < 0.001). Other functional gene clusters previously reported in earlier studies were also observed. Conclusion: The identified gene expression networks and their hub-genes could help with the understanding of mechanisms involved in the pathogenesis of RA, as well understanding the effects of acupuncture treatment of RA.
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea CI
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v.46
no.6
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pp.44-55
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2009
Diagnosis of diseases using gene expression data obtained from microarray chip is an active research area recently. It has been done by general machine learning algorithms, because it is difficult to analyze directly. However, recent research results about the analysis based on the interaction between genes is essential for the gene expression analysis, which means the analysis using the traditional machine learning algorithms has limitations. In this paper, we classify the gene expression data using the hyper-network model that considers the higher-order correlations between the features, and then compares the classification accuracies. And also, we present the new hypo-network model that improve the disadvantage of existing model, and compare the processing performances of the existing hypo-network model based on general sequential processor and the improved hypo-network model implemented on parallel processors. In the experimental results, we show that the performance of our model shows improved and competitive classification performance than traditional machine learning methods, as well as, the existing hypo-network model. We show that the performance is maximized when the hypernetwork model is implemented on our parallel processors.
Objective: The purpose of this study was to identify genes related to bladder cancer with samples from normal and disease cases by microarray chip. Methods: After downloading the gene expression profile GSE3167 from Gene Expression Omnibus database which includes 50 bladder samples, comprising 9 normal and 41 disease samples, differentially expressed genes were identified with packages in R language. The selected differentially expressed genes were further analyzed using bioinformatics methods. Firstly, molecular functions, biological processes and cell component analysis were researched by software Gestalt. Then, software String was used to search interaction relationships among differentially expressed genes, and hub genes of the network were selected. Finally, by using plugins of software Cytoscape, Mcode and Bingo, module analysis of hub-genes was performed. Results: A total of 221 genes were identified as differentially expressed by comparing normal and disease bladder samples, and a network as well as the hub gene C1QBP was obtained from the network. The C1QBP module had the closest relationship to production of molecular mediators involved in inflammatory responses. Conclusion: We obtained differentially expressed genes of bladder cancer by microarray, and both PRDX2 and YWHAZ in the module with hub gene C1QBP were most significantly related to production of molecular mediators involved in inflammatory responses. From knowledge of inflammatory responses and cancer, our results showed that, the hub gene and its module could induce inflammation in bladder cancer. These related genes are candidate bio-markers for bladder cancer diagnosis and might be helpful in designing novel therapies.
Kim, Kyee-Zu;Min, Jin-Young;Kwon, Geun-Yong;Sung, Joo-Hon;Cho, Sung-Il
Genomics & Informatics
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v.9
no.4
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pp.143-151
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2011
In this study, we propose a novel, intuitive method of constructing an expression quantitative trait (eQT) network that is related to the metabolic syndrome using LOD scores and peak loci for selected eQTs, based on the concept of gene-gene interactions. We selected 49 eQTs that were related to insulin resistance. A variance component linkage analysis was performed to explore the expression loci of each of the eQTs. The linkage peak loci were investigated, and the "support zone" was defined within boundaries of an LOD score of 0.5 from the peak. If one gene was located within the "support zone" of the peak loci for the eQT of another gene, the relationship was considered as a potential "directed causal pathway" from the former to the latter gene. SNP markers under the linkage peaks or within the support zone were searched for in the database to identify the genes at the loci. Two groups of gene networks were formed separately around the genes IRS2 and UGCGL2. The findings indicated evidence of networks between genes that were related to the metabolic syndrome. The use of linkage analysis enabled the construction of directed causal networks. This methodology showed that characterizing and locating eQTs can provide an effective means of constructing a genetic network.
Interactions between genes have long been recognized and studied by many researchers, and they formed a large-scale interaction networks. In systems biology, it has been a challenge to investigate the factors to determine network dynamics. Here, we create a new network called an effectiveness network by calculating thy dynamical effectiveness from a node to another node. We found that robust nodes tend to have smaller number of edges than non-robust nodes. This implies that hub nodes are likely to affect the network robustness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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