图2.1 无尺度网络中删除hub点
2.1.2 建模
为方便描述,需要先对蛋白质相互作用网络进行建模。将蛋白质相互作用网络表示成无向图 ,即将蛋白质分子表示成网络中的节点,相互作用表示成网络中的边。令 表示该无向图节点的个数, 表示其邻接矩阵,则 是一个N N形式的矩阵,且如果蛋白质节点 和 之间存在一条相互作用,则 ,否则 。
2.1.3 节点中心性测度算法
    节点的中心性主要用来衡量其在网络中的重要程度以及影响力。而用来衡量网络中节点的中心性,可以使用不同的标准或者利用不同的网络拓扑属性,因而有不同的方法,得到的结果也会有所不同,下面是6种具有代表性的算法。
A、度中心性(degree centrality, DC)[15],一个节点的度即其直接相连的邻居节点的个数,它是刻画节点中心性的最直接的指标,一个节点的度越大就意其在网络中就越重要越有影响力,对于蛋白质节点 ,其度中心性为:
            (2-1)
   B、介数中心性(betweenness centrality, BC)[24]以经过该节点的最短路径的个数来反映其中心性,对于蛋白质节点 ,其介数中心性为:
         (2-2)
其中, 表示节点 和 之间最短路径的数目, 表示 和 之间经过节点 的的最短路径数目。
C、接近度中心性(closeness centrality, CC)[25]刻画该节点与其他节点之间的接近程度,对于节点 ,其接近度中心性为:
         (2-3)
其中 是节点 到 的最短路径。
D、子图中心性(subgraph centrality, SC)[26]定义为该节点参与网络模块结构的比重,对于节点 ,其子图中心性为:
         (2-4)
其中, 是从节点 开始到结束且长度为 的回路的个数。 是网络邻接矩阵 的N个线性无关的特征向量,分别对应特征值 , 是 的第 个分量。
E、特征向量中心性(eigenvector centrality, EC)[27]认为节点的重要性既取决于其邻居节点的数量,也取决于其邻居节点的重要性,对于节点 ,其特征向量中心性为:
         (2-5)
其中, 是对应于网络邻接矩阵 的最大特征值 的特征向量,即 的主特征向量,而 是 的第 个分量。
F、信息中心性(information centrality, IC)[28]是指该节点到网络中所有其他节点的路径的加权组合,对于节点 ,其信息中心性为:
         (2-6)
其中,已知 是网络的邻接矩阵,设定 是各节点度的对角矩阵, 是所有元素均为1的矩阵,定义矩阵 ,则 ,为了便于算,通常把 定义为无穷大,使 。
2.2 基于网络连通性和模块化特征的方法
2.2.1 概述
根据上面所介绍的基于网络中节点拓扑特征的中心性测度的方法,不难看出这类算法只强调了网络中节点的重要性,而忽略了边所具有的意义。但是,只有节点无法构成一个完整的网络,节点之间的边也扮演着十分重要的角色,因此我们在研究蛋白质网络的拓扑特征和功能时,需要统筹两者进行考虑。
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