本文選題：藥物靶點 + 數(shù)據(jù)挖掘��； 參考：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：藥物靶點的發(fā)現(xiàn)和定位是新藥研究成功的關(guān)鍵。進入后基因組時代,伴隨著化學基因組以及藥理學技術(shù)的飛速發(fā)展涌現(xiàn)出了數(shù)量龐大的潛在靶點和海量的生物活性數(shù)據(jù)。然而在藥物靶點的研究中,到目前為止,被臨床驗證的藥物靶點的數(shù)量還很少,迄今為止只有約500個藥物靶點。究其原因,有一部分原因是因為隨著冗余數(shù)據(jù)的積累,僅憑著簡單的分析方法已經(jīng)不能滿足高通量大規(guī)模數(shù)據(jù)分析的需求,而傳統(tǒng)的方法由于通量,準確度和費用的限制,實驗手段的應(yīng)用難以廣泛開展。而作為一類快速、低成本的方法,應(yīng)對大量的數(shù)據(jù),基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的藥物靶點預(yù)測方法正受到越來越多的重視。基于這個背景,本文探討了基于失衡數(shù)據(jù)挖掘的藥物靶點預(yù)測,以加快藥物靶點發(fā)現(xiàn)過程,節(jié)約成本。從眾多蛋白質(zhì)中預(yù)測藥物靶點是一個典型的數(shù)據(jù)失衡問題,在用分類器進行預(yù)測時準確率會出現(xiàn)不同程度下降,因此本文在數(shù)據(jù)層面上首先采用基于遺傳算法改進的少數(shù)類樣本合成過采樣技術(shù)SMOTE(synthetic minority oversampling technique)算法先對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,增加少數(shù)類樣本個數(shù),平衡藥物靶點和非藥物靶點的數(shù)量比。在此基礎(chǔ)上從算法層面使用引入集成學習的SVM分類器進行藥物靶點的預(yù)測,相比單一的SVM分類器,該方法提高了預(yù)測模型的泛化性能。為了論證所提出方法的有效性,本文首先構(gòu)建兩組數(shù)據(jù)集,一個數(shù)據(jù)集由所有的人類蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)構(gòu)成,另一個數(shù)據(jù)集由在藥物靶點中占比較高的人類G蛋白偶聯(lián)受體數(shù)據(jù)構(gòu)成。對數(shù)據(jù)集中每一個蛋白質(zhì)提取其相對應(yīng)的一級結(jié)構(gòu)、多肽特征及蛋白質(zhì)的基本理化性質(zhì)特征,作為訓練分類器的特征空間并進行特征選擇來降低分類器的學習負擔。之后對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理,并通過對模型參數(shù)的調(diào)整構(gòu)建最優(yōu)分類器。在實驗構(gòu)建與分析部分分別用SVM分類器和Adaboost-SVM分類器對數(shù)據(jù)集進行分類,并分析比較了兩種分類器在數(shù)據(jù)預(yù)處理前后應(yīng)用在兩組數(shù)據(jù)集上的實驗結(jié)果,兩組分類結(jié)果相互驗證,增加分類結(jié)果的可信度。實驗的結(jié)果驗證了本文提出的方法的有效性,同時表明本文所提出的方法可以有效對藥物靶點進行預(yù)測,為藥物研發(fā)工作者提供前期參考依據(jù)。
[Abstract]:The discovery and location of drug targets is the key to the success of new drug research. In the post-genome era, with the rapid development of chemical genome and pharmacological technology, a large number of potential targets and massive bioactivity data have emerged. However, in the research of drug targets, the number of drug targets verified by clinic is very few, so far, there are only about 500 drug targets. Part of the reason is that with the accumulation of redundant data, simple analytical methods can no longer meet the needs of high-throughput large-scale data analysis, while traditional methods are limited by flux, accuracy, and cost. The application of experimental means is difficult to carry out widely. As a kind of fast and low cost method, drug target prediction method based on data mining technology has been paid more and more attention to in response to a large amount of data. Based on this background, this paper discusses the drug target prediction based on unbalanced data mining in order to speed up the process of drug target discovery and save the cost. Predicting drug targets from a large number of proteins is a typical data imbalance, and the accuracy of prediction with classifiers tends to decline to varying degrees. Therefore, in this paper, firstly, the SMOTE(synthetic minority oversampling technique based on genetic algorithm (GA) is used to preprocess the data to increase the number of samples. Balance the number of drug and non-drug targets. On this basis, an integrated learning SVM classifier is used to predict drug targets from the algorithm level. Compared with a single SVM classifier, this method improves the generalization performance of the prediction model. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, two sets of data sets are constructed, one is composed of all human protein data and the other is human G protein-coupled receptor data which account for a high proportion of drug targets. The primary structure, polypeptide features and basic physicochemical properties of proteins are extracted from each protein in the dataset, which can be used as the feature space of the training classifier and the feature selection to reduce the learning burden of the classifier. Then the data is preprocessed and the optimal classifier is constructed by adjusting the model parameters. In the part of experimental construction and analysis, SVM classifier and Adaboost-SVM classifier are used to classify the data sets, and the experimental results of the two classifiers before and after data preprocessing are analyzed and compared. Increase the reliability of the classification results. The experimental results verify the effectiveness of the proposed method, and show that the proposed method can effectively predict drug targets, and provide a preliminary reference for drug R & D workers.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R91;TP311.13

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本文編號：1820649