基于基因組上下文預(yù)測蛋白質(zhì)相互作用方法的優(yōu)化、整合與應(yīng)用.pdf

1、隨著人類基因組測序工作的初步完成，基因組學(xué)(genomics)的研究重點逐漸測序基因組學(xué)轉(zhuǎn)向功能基因組學(xué)(functionalgenomics)。作為功能基因組學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一的蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)已成為當今生命科學(xué)研究的熱點和前沿領(lǐng)域。蛋白質(zhì)組學(xué)是以細胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)為研究對象，對蛋白質(zhì)從整體、動態(tài)、網(wǎng)絡(luò)的水平上進行研究，進而對生命的復(fù)雜活動得以全面和深入地認識。蛋白質(zhì)相互作用是蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一個重要部分，因為蛋白質(zhì)

2、相互作用在生命細胞中幾乎所有的過程中都起著核心作用。因此，研究蛋白質(zhì)相互作用不僅為研究未知蛋白的生物學(xué)功能提供了線索，也為充分了解一個細胞或一個生物途徑的生物學(xué)機制，提供了必要的信息。 大量全基因組序列的獲得為在蛋白質(zhì)組范圍內(nèi)研究蛋白質(zhì)相互作用提供了必要的序列信息基礎(chǔ)。這些信息使得我們能夠?qū)σ粋€生物體內(nèi)所有蛋白質(zhì)相互作用的特征進行研究，被稱為是蛋白相互作用圖(Protein-proteininteractionmap)、蛋白質(zhì)相

3、互作用網(wǎng)絡(luò)(Protein-proteininteraction()etwork)或者相互作用組(Interactome)。目前，已經(jīng)建立出幾種實驗技術(shù)和生物信息學(xué)方法能夠進行大規(guī)模蛋白質(zhì)相互作用的檢測和預(yù)測。其中生物信息學(xué)方法不僅能夠為試驗數(shù)據(jù)做補充，也能夠為分析高通量試驗數(shù)據(jù)提供新的途徑。所有這些方法的結(jié)果都為生物學(xué)研究提供了新的信息，尤其是對大量功能未知的蛋白質(zhì)的研究。 目前得到廣泛應(yīng)用的用來預(yù)測蛋白質(zhì)相互作用的生物信息學(xué)

4、方法，主要是基于基因組上下文，包括基因融合、基因鄰居、基因共發(fā)生等信息。隨著基因組序列數(shù)據(jù)的逐漸增加，有必要對這些方法進行深入研究。因此本文首先是對系統(tǒng)發(fā)生譜方法進行優(yōu)化，以提高系統(tǒng)發(fā)生譜方法預(yù)測的性能；然后建立一種整合四種基于基因組上下文數(shù)據(jù)的預(yù)測方法，來進一步提高預(yù)測的準確度；最后應(yīng)用該整合方法來預(yù)測鉤端螺旋體賴株的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，并對其進行詳盡的分析。全文的工作包括以下三個方面： 1.系統(tǒng)發(fā)生譜方法已經(jīng)被廣泛用來預(yù)測蛋

5、白質(zhì)相互作用，但是還沒有報道對該方法的預(yù)測性能進行系統(tǒng)的研究。本論文首次研究了參考基因組對該方法預(yù)測性能的影響。同時還研究了同源蛋白質(zhì)的確定對該方法預(yù)測性能的影響，近而優(yōu)化了該方法，提高了其預(yù)測性能。 2.目前應(yīng)用基因組上下文來預(yù)測蛋白質(zhì)相互作用的方法，除了系統(tǒng)發(fā)生譜方法，還有基因融合方法、基因鄰居方法以及操縱子方法。由于每一種計算方法都基于不同的生物學(xué)假設(shè)，因此每一種方法預(yù)測的結(jié)果都具有一定的偏向性。因此，本文首次應(yīng)用不同的正

6、集合作為評價的標準，綜合評價結(jié)果對每一種方法預(yù)測性能賦予權(quán)重，進而對預(yù)測結(jié)果賦予一個綜合得分。 3.為了檢測整合方法的實用性，本文最后部分應(yīng)用整合后的方法預(yù)測鉤端螺旋體賴株(LeptospirainterrogansserovarstrainLai)蛋白質(zhì)組水平上蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)，并對其進行詳盡的分析。研究結(jié)果表明，應(yīng)用生物信息學(xué)方法預(yù)測、分析鉤端螺旋體賴株的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)能夠為進一步研究其致病機理提供大量有價值的信息。