加权方案探索：遗传互作网络中通路发现的广义通路间模型信息挖掘

本研究针对酵母遗传互作网络（GI）中通路补偿机制的识别难题，系统比较了最小（min）、乘性（mult）和对数（log）三种边权重计算方案对LocalCut算法挖掘广义通路间模型（gBPM）的影响。研究人员通过GO功能富集和共表达验证发现，平方化权重能显著提升gBPM的生物相关性，其中乘性加权（c=90）方案最优，可识别COG复合体、DNA修复等已知通路及未报道的过氧化物酶体相关新通路。该研究为遗传互作网络的权重计算提供了标准化建议，发表于《Scientific Reports》。

　　

在生命科学的精密网络中，酵母细胞的遗传互作网络犹如一张错综复杂的电路图，当某个基因"开关"失效时，细胞如何启动备用线路维持生存？这个关乎生命韧性的谜题，正是Kevin M. Yu和Lenore J. Cowen团队在《Scientific Reports》发表的研究核心。

传统研究使用二元权重（存活/致死）识别通路间补偿模型（BPM），但高通量技术的进步带来了带权重的遗传互作数据。然而，如何将双突变体的生长偏差转化为边权重，不同计算方案（最小、乘性、对数）对通路挖掘的影响始终未明。来自Tufts University（塔夫茨大学）的研究人员首次系统评估了这三种权重方案在LocalCut算法中的表现，揭示了平方化权重对噪声抑制和信号强化的关键作用。

研究采用多维度验证体系：通过STRING数据库的蛋白质互作网络筛选2,727个酵母基因构建GI网络，分别应用min、mult和log权重计算方案（平方/非平方版本），结合LocalCut算法的不同一致性阈值（c=70/80/90）挖掘gBPM。功能富集采用g:Profiler API（p<0.05），共表达分析通过SPELL引擎比对随机基因集验证。

权重方案比较显示，平方化处理使所有方案的富集比例提升20%以上，其中乘性加权（mult）在c=90时表现最优，90%的gBPM至少含一个功能明确通路。

直观展示了平方化权重对模块发现的促进作用。

通路验证部分发现跨方案保守的补偿机制：1）COG复合体（COG5-8）与液泡分选基因（VPS29/VPS35）组成的膜运输备用通路；2）RAD52与REV1/3/7构成的DNA修复双路径。

显示min方案在c=70时"双通路同功能"富集率最高（橙色部分）。

独特发现包括：乘性加权特异识别的未折叠蛋白响应通路（UBC7-HAC1），以及对数加权发现的厌氧呼吸相关基因（BTS1-MSN4）与未知功能基因的配对。共表达分析证实，平方化权重下模块内基因相关性显著高于随机集（p<0.01），

展示了典型正相关模式。

这项研究确立了乘性加权（平方）结合高一致性阈值（c≥80）作为gBPM挖掘的金标准，其价值不仅在于验证已知补偿通路，更揭示了IML1与过氧化物酶体基因（PEX家族）的新型关联，为细胞器稳态研究提供新方向。方法论上，该工作解决了遗传互作网络分析的权重标准化难题，其框架可扩展至癌症合成致死性研究，为靶向治疗提供网络层面的机制洞察。