바이오패스웨이를 위한 개선된 표현 시스템 Unipath의 설계

Abstract

최근 바이오인포매틱스의 발전과 함께 생물 관련 정보들이 기하급수적으로 증가하고 있다. 연구 대상 자체도 DNA, RNA, 단백질에서 더 나아가 생화학 신체 조직 기관 안의 분자적 트랜젝션들과 프로세스들에 의해 기능들이 어떻게 수행되는지에 관한 BioPathway까지 포함하게 되었다. BioPathway는 광대한 양의 정보를 포괄하며, 구성체 사이의 복잡한 유기적 관계를 나타내고 있는 것이므로, 밝혀진 지식을 BioPathway 특성에 맞게 적절하게 표현하는 것이 중요하다. 그러나 현재 사용되고 있는 시스템들은 고유의 목적에 기반하여 개별적 BioPathway에 국한된 지식을 제공한다. 따라서 시스템마다 표기법이 다르고 표현 레벨과 표현 방법이 달라, 시스템 확장 및 통합이 어려운 상황이다. 본 논문에서는 기존의 BioPathway 지식을 그래프 형태로 표현하기 위해 제안된 형식적 표기법들과 실제 사용되는 시스템들의 표기법들을 비교 분석하여 문제점을 지적하고, BioPathway를 보다 명료하고 효과적으로 표현하기 위한 방향을 제시하였다. 이를 바탕으로 모든 종류의 복잡한 BioPathway 지식을 단일 표기법으로 표현할 수 있는 UniPath 표기법을 제안하였다. 표현할 BioPathway 지식을 객체지향적으로 경로 상의 위치 정보와 표현 주체의 형, 그리고 주체 사이의 관계로 분류하여 디자인했으며, 경로 지도 상에 생략된 부분과 계산에 의해 추정된 검증되지 않은 지식들을 구분하여 표현할 수 있도록 하였다. 또한 UniPath 표기법을 적용하여 BioPathway 지식을 그래프 형태로 편집함으로써 BioPathway 정보를 등록할 수 있는 그래픽 에디터를 설계 및 구현하고 실제 데이터에 적용함으로써, BioPathway 지식을 통합하며 확장이 용이한 BioPathway 시스템의 프로토타입을 제시하였다. 본 논문에서 제안한 UniPath 표기법을 사용하여 BioPathway를 표현함으로써 세분화 되어있는 BioPathway를 하나의 네트워크로써 표현할 수 있었다. 또한 이전에는 실제 시스템 상에서 적용되지 않았던 컴퓨터의 계산 등에 의해 추정된 작용과 지도상의 생략된 부분들을 구분되게 정의함으로써 BioPathway를 보다 명료하게 표현할 수 있었고, BioPathway를 표현함에 있어 세부 정보는 주석으로 처리하여 경로의 흐름을 더 시각적으로 표현할 수 있었다. ; Recently, the field of Bioinformatics is growing fast. One of the main research topics includes BioPathway, which are all forms of molecular transactions and processes that are part of biochemical systems. Information represented by BioPathway includes various organic relations among its components. So representation of BioPathway is very complicated matter. But most systems to represent the knowledge of BioPathway have some drawbacks in terms of ambiguity and lack of consistency. In this thesis, we surveyed and analyzed existing formal notations and ones of commercial systems for BioPathway. Based on their strengths and weaknesses, we proposed an improved notation for clear and schematic representation of BioPathway called UniPath. The proposed system can represent various types of BioPathway, and hense various levels of BioPathway systems can be integrated into our system systematically. We added additional feature such as omitted part and unverified part. We also design and implement a graphic editor for UniPath which can draw BioPathway map using the proposed notation. The graphic editor is designed so that the BioPathway knowledge can be easily transformed into XML format. This is very important for computer processing of BioPathway data and future extension.