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단백질 상호작용 네트워크의 허브노드 중심의 고속 시각화
Hub-Seeded Fast Visualization for Protein-Protein Interaction Networks 원문보기

한국HCI학회 2007년도 학술대회 1부, 2007 Feb. 05, 2007년, pp.1045 - 1050  

방선이 (한국전자통신연구원) ,  최재훈 (한국전자통신연구원) ,  박종민 (한국전자통신연구원) ,  박수준 (한국전자통신연구원)

초록
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단백질 상호작용 네트워크의 데이터의 양이 증가함에 따라 이를 보다 쉽게 분석하기 위해 고속으로 시각화 방법이 요구되고 있다. 본 논문은 방대한 단백질 상호작용 네트워크에서 물리적 관계도가 높은 단백질을 중심으로 다단계에 걸쳐 스프링-포스(spring force)레이아웃 기법을 적용하여 그래프를 시각화하는 방법을 제안한다. 본 논문에 따른 단백질 상호작용 네트워크에서 시각화하는 방법은 물리적 관계도가 높은 단백질을 선정하는 단계, 선정된 단백질을 기반으로 네트워크를 합병하는 단계 및 합병된 노드들을 확장하는 단계를 거쳐 시각화하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 단백질 상호작용 네트워크를 균형 상태의 그래프로 표현하고 고속으로 시각화할 수 있다는 장점이 있다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한, D. melanogaster 와 Homo Sapiens의 경우, PPI 네트워크의 크기는 비슷하지만 속도 향상률에서는 차이가 크게 나는 경우를 살펴보자. 이를 위해, 합병노드를 생성 하는 회수 및 FDP 수행 회수를 비교하면 표 3과 같다.
  • 본 논문에서는 물리적 관계도가 높은 노드 중심으로 합병 및 확장의 다단계 시각화를 수행하는 허브노드 중심의 시각화 방법이 기존 그래프 레이아웃 알고리즘에 비해 시각화 속도를 최대 63%까지 향상시켰음을 살펴보았다. 특히, 네트워크가 클수록 또한, 허브노드로 밀집된 노드의 수가 많은 네트워크일수록 더욱 효과적임을 보였다.
  • 또한, 성장하는 네트워크에서 새로운 노드가 추가될 때 새로운 노드들은 허브에 링크를 향하는 “선호적 연결” 특징을 가지고 있으며[10], 이러한 특징은 PPI 네트워크에도 적용된다. 이에 본 논문에서는 물리적 관계도가 높은 노드를 중심으로 다단계 시각화 방법을 제안한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
실험을 통해 추출된 단백질간의 상호작용 데이터는 어떤 데이터베이스에 체계적으로 관리되고 있는가? 일반적으로 하나의 단백질은 고유한 기능을 가지고 있지만, 생체 내에서 특정한 생물학적 역할을 하기 위해서 여러 다른 단백질들과 다양한 상호작용을 한다. 현재, 대부분의 단백질간의 상호작용 데이터는 ‘Yeast Two-Hybrid’ 와 ‘co-AP/MS’라는 생물학적 실험을 통해 빠르게 추출 되고 있으며, 추출된 데이터는 BIND[1], DIP[2], MINT[3], BioGRID[4] 등과 같이 데이터베이스에 체계 적으로 관리되고 있다[5,6].
단백질간의 상호작용 데이터는 어떤 실험으로 추출되고 있는가? 일반적으로 하나의 단백질은 고유한 기능을 가지고 있지만, 생체 내에서 특정한 생물학적 역할을 하기 위해서 여러 다른 단백질들과 다양한 상호작용을 한다. 현재, 대부분의 단백질간의 상호작용 데이터는 ‘Yeast Two-Hybrid’ 와 ‘co-AP/MS’라는 생물학적 실험을 통해 빠르게 추출 되고 있으며, 추출된 데이터는 BIND[1], DIP[2], MINT[3], BioGRID[4] 등과 같이 데이터베이스에 체계 적으로 관리되고 있다[5,6].
Force-Directed Placement 알고리즘의 장단점은 무엇인가? 에지들이 겹쳐져 레이아웃되는 것을 방지하기 위해, 인접노드들간의 에지는 서로 당기는 local force로 보며, 비인접노드들은 서로 밀어내는 global force로 본다. 이 알고리즘은 융통성 있고 구현하기 쉬우며 드로잉 결과도 양호하기 때문에 많이 사용되지만, 대용량의 데이터에 대해서는 느리다는 단점이 있다. 속도향상을 위해 노드집합에 대해 다단계로 클러스터를 이룬 후, 이를 확장하는 과정에서 FDP를 적용하는 ‘Multilevel for Force-Directed Placement’(MFDP) 알고리즘이 있다[9].
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