基于信息熵的磷酸化作用预测

磷酸化作用在多种真核细胞中具有重要的功能. 由于对蛋白质激酶底物的实验测定方法限制较多, 同时费时费力, 因此急需发展快速、自动的机器学习方法. 利用蛋白质的一级序列信息可以对不同激酶家族作用的磷酸化位点进行预测, 同时也是对实验的一种补充和指导. 如果仅对磷酸化位点附近的短肽序列进行处理会丢失相当的信息, 将对预测结果造成一定影响. 提出了一种基于信息熵的磷酸化位点预测方法IEPP(information-entropy based phosphorylation prediction), 利用熵信息对磷酸化位点周围的氨基酸位点进行选择和排除, 仅选择对磷酸化作用有效的位点参与预测. 对3个代表性激酶家族ABL, MAPK和PKA的测试表明, 敏感性(Sn)和专一性(Sp)均好于较新的PPSP和GPS算法的结果. 而且同一些在线预测网站的实时测试, 如Scansite等相比, 结果也要好于这些测试方法. 这些都证明了本研究提出的方案是一种有效的磷酸化作用位点预测方法, 且具有简单、高效、实时性好等优点.     

豌豆质膜内源CDPK对植物转脂蛋白CaMBP-10的磷酸化及CaMBP-10对激酶自磷酸化的影响

植物转脂蛋白（LTPs）是多基因编码的蛋白家族,广泛分布于高等植物.虽然LTPs的确切功能至今仍不完全清楚,但它参与植物生物、非生物胁迫反应以及它的抗性功能已成为近年来的研究热点.关于LTPs功能的调节机制目前几乎一无所知.最近,从白菜中分离的钙调素结合蛋白-10（CaMBP-10）被鉴定为植物转脂蛋白家族成员,并且,体外实验证明钙调素（CaM）调节其脂质结合活性.为了深入了解转脂蛋白功能的调节机制,本文研究了CaMBP-10的磷酸化作用,发现CaMBP-10可被豌豆质膜内源性蛋白激酶磷酸化,钙离子（Ca2＋）能刺激磷酸化,钙螯合剂EGTA以及CaM拮抗剂W-7和TFP均能显著抑制磷酸化.免疫印迹分析最终确定该激酶为CDPK家族成员.构建突变体进一步研究了CaMBP-10的磷酸化位点,发现其位于蛋白的C-末端区域,并与已确定的CaM结合位点重合.同时,分析结果表明CaM能抑制CaMBP-10的磷酸化.反之,CaMBP-10的磷酸化又能阻断其与CaM的结合,显示出两种调节方式相互竞争的特点.为深入研究磷酸化作用对CaMBP-10脂质结合活性的影响,构建突变体（Ser83Asp,Ser85Asp）以模拟磷酸化状态.实验结果显示,磷酸化作用能显著增强CaMBP-10的脂质结合活性,而且突变体的脂质结合活性不受CaM的影响.采用胶内磷酸化测定法（in-gelkinaseassay）研究了激酶的自磷酸化特点以及CaMBP-10对激酶自磷酸化的影响,发现CaMBP-10能激活激酶的自磷酸化,激酶的自磷酸化又能促进其对底物的磷酸化作用.这样,激酶的自磷酸化与底物的磷酸化形成一种＂正反馈环＂的调节模式.综合研究结果,本文首次证明了LTP受CaM结合和CDPK磷酸化的双重调节.而且,CaM结合位点与磷酸化位点的重合预示可能存在特殊的调节机制,以协同应答胞内的Ca2＋信号.     

蛋白质体外磷酸化方法的建立

蛋白质的磷酸化与去磷酸化调节方式在细胞信号传递过程中占有极其重要的位置. 建立鉴定蛋白质磷酸化的可靠方法具有重要意义. 毛细血管扩张性共济失调症突变蛋白(ataxia-telangiectasia mutated, ATM）是直接感受DNA双链断裂损伤,并起始诸多DNA损伤信号反应通路的主开关分子. 电离辐射（IR）细胞学反应中,ATM激酶可通过磷酸化活化p53蛋白,原核表达p53融合蛋白,免疫沉淀IR活化的野生型ATM蛋白,进行蛋白质的体外磷酸化反应. 实验验证了ATM对p53蛋白的磷酸化作用. 这一方法的建立可为研究细胞信号转导途径中蛋白激酶对底物的磷酸化作用及筛查激酶底物提供标准化的技术手段.     

融合位置特征与序列进化信息的磷酸化位点预测（英文）

磷酸化是蛋白质翻译后的主要修饰,可分为激酶特异性和非激酶特异性两种类型.以非激酶特异性磷酸化位点Dou数据集为基础,本文发展了一种基于位置的卡方差表特征χ~2-pos,融合伪氨基酸序列进化信息PsePSSM表征序列,构建正负样本均衡的支持向量机分类器,S,T,Y独立测试Matthew相关系数、ROC曲线下面积分及准确率分别达到了(0.59、0.87、79.74%),(0.55、0.85、77.68%)和(0.50、0.81、75.22%),明显优于文献报道结果.χ~2-pos、PsePSSM两种特征的融合在蛋白质磷酸化位点预测中有广泛应用前景.     

糖元合成酶激酶3β对微管相关蛋白tau的磷酸化作用

tau蛋白是中枢神经系统中重要的微管相关蛋白,其功能受磷酸化调节.异常过度磷酸化的tau蛋白是阿尔茨海默病患者脑中神经纤维缠结的主要组成部分.糖元合成酶激酶3β(glycogen synthase kinase-3β,GSK-3β)是重要的tau蛋白激酶之一,它虽可催化tau蛋白多个位点的磷酸化,但对不同位点,其催化效率不同.通过位点特异性、磷酸化依赖的tau蛋白抗体,用免疫印迹技术,检测GSK-3β对tau蛋白位点特异性的磷酸化作用及动力学.用双倒数作图,计算GSK-3β催化tau磷酸化以及各个位点磷酸化的Km值,并结合培养细胞中的实验,研究GSK-3β对tau蛋白磷酸化作用的位点特异性.结果显示,GSK-3β催化tau蛋白多个位点的磷酸化,其中包括Thr181、Ser199、Ser202、Thr205、Thr212、Thr217、Thr231、Ser396和Ser404,对不同的位点磷酸化作用,其Km值不同,GSK-3β对Ser396的Km值最低,即对Ser396位点的亲和性最高,催化其磷酸化的能力最强.在培养的细胞中,也显示了GSK-3β的表达引起Ser396位点的磷酸化最明显.     

融合位置特征与序列进化信息的磷酸化位点预测

磷酸化是蛋白质翻译后的主要修饰,可分为激酶特异性和非激酶特异性两种类型．以非激酶特异性磷酸化位点Dou数据集为基础,本文发展了一种基于位置的卡方差表特征χ²-pos,融合伪氨基酸序列进化信息PsePSSM表征序列,构建正负样本均衡的支持向量机分类器,S, T, Y独立测试Matthew相关系数、ROC曲线下面积分及准确率分别达到了(0.59、0.87、79.74%),(0.55、0.85、77.68%)和(0.50、0.81、75.22%),明显优于文献报道结果． χ²-pos、PsePSSM两种特征的融合在蛋白质磷酸化位点预测中有广泛应用前景．     

大熊猫核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)cDNA的克隆及序列分析

RPS11是核糖体小亚基40S的组成部分,由RPS11基因所编码,属于核糖体蛋白S17p家族,主要存在于真核生物中.为了解大熊猫核糖体蛋白亚基RPS11基因的结构特点及其与已报道的人和其他哺乳动物核糖体蛋白亚基RPS11 基因的异同,本研究根据已报道的部分哺乳动物核糖体蛋白S11亚基基因(RPS11)的相关信息设计引物,运用RT-PCR 技术从大熊猫的肌肉组织总RNA中成功克隆了核糖体蛋白亚基RPS11基因,并进行了测序和序列分析.结果表明:大熊猫RPS11亚基基因的开放阅读框(ORF)长为477 bp,编码158 个氨基酸的蛋白质,该蛋白的相对分子量为18.4275 kDa,pI为10.96.拓扑预测显示该蛋白含有14个功能位点:即2 个N-糖基化位点,6个蛋白激酶C磷酸化位点,4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点,1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个核糖体蛋白S17 signature位点.进一步分析发现,大熊猫RPS11基因与已报道的部分哺乳动物的表达序列及其编码的氨基酸序列都具有很高的相似性.本研究结果为丰富和完善哺乳动物RPS11基因资源库提供了基础资料.     

UVB 诱导凋亡时MAPK 和Mst1/caspase-3 信号通路调节 H2B 磷酸化作用

凋亡是真核细胞执行的高度协调的程序性自杀机制. 细胞凋亡时, 组蛋白的修饰与核
内事件有关. 尤其H2B 被Mst1 激酶磷酸化后, 参与调节核内凋亡事件染色质凝聚作用. 本研究
发现, UVB诱导细胞凋亡时, H2B发生磷酸化作用, 并且受MAPK家族(ERK1/2, JNK1/2 和p38),
Mst1 和caspase-3 信号通路调控. UVB能够以时间依赖方式激活MAPK家族激酶, 进而介导H2B
磷酸化, 但是H2B 乙酰化作用不受影响. 分别阻断ERK1/2, JNK1/2 或p38 任何一种激酶, 均能
抑制H2B 磷酸化作用. 而且, UVB 也能激活caspase-3, 活化的caspase-3 激活下游Mst1. 受到激
活的Mst1 直接磷酸化H2B, 导致染色质凝聚. 但是caspase-3 和Mst1 信号通路被完全阻断时, 只
能部分抑制H2B 磷酸化作用, 同时MAPK 家族激酶的活化不受影响. 因此, 细胞在受到UVB
诱导发生凋亡时, MAPK 和caspase-3/Mst1 信号途径分别独立调节H2B 磷酸化和染色质凝聚
作用.     

基于高覆盖(磷酸化)蛋白质组对人胚胎干细胞干性维持调控网络的解析

目的:对人胚胎干细胞H9的(磷酸化)蛋白质组进行鉴定和深入分析,探讨维持人胚胎干细胞干性的核心调控网络。方法:利用新近发表的TAFT磷酸化肽段富集策略和高精度质谱鉴定技术,采用无标定量方法对H9细胞(磷酸化)蛋白进行定量分析;结合MOTIFX、iGPS、IPA等多种生物信息学分析软件,分析H9细胞的磷酸化基序-激酶、转录因子-靶基因调控网络。结果:获得了目前高度覆盖的H9细胞(磷酸化)蛋白质组数据集,鉴定到8674种蛋白质,其中3898种能够发生磷酸化修饰,包括13 676条磷酸化肽段,高可信度(class 1)磷酸化位点有11 870种。与已有的H9细胞磷酸化蛋白质组数据相比,其中2247种磷酸化蛋白质和10 025种磷酸化位点是本研究新鉴定到的。基于基序和激酶预测分析,推导出与干性维持相关的已知转录调节因子的新的磷酸化修饰基序以及调控其发生磷酸化的激酶。结合多能性转录因子对靶基因的调控信息,构建了多能性调控分子磷酸化修饰及其转录调控的核心网络。此外,还对特定位点的磷酸化修饰水平及其对应蛋白的总体丰度水平进行了比较及功能分析。基于各自的百分位数,比较磷酸化修饰水平与其对应蛋白的总体丰度,发现具有高丰度但低磷酸化修饰水平的蛋白倾向于参与物质转换或物质运输等生物过程,而低丰度但高磷酸化水平的蛋白质倾向于参与信息转导或调控过程。结论:提供了人胚胎干细胞H9高覆盖的(磷酸化)蛋白质组数据,这些数据有助于深入了解蛋白质磷酸化修饰在胚胎干细胞干性维持中所发挥的重要作用,为胚胎干细胞基础和应用研究提供了宝贵的数据资源。     

幽门螺杆菌细胞毒素相关蛋白A对人胃腺癌上皮AGS细胞蛋白质组的影响

为明确幽门螺杆菌细胞毒素相关蛋白A(CagA)在致病过程中对宿主细胞蛋白质表达的影响及其与CagA磷酸化的相关性,分别用野生型cagA质粒和磷酸化位点突变型cagA质粒转染人胃腺癌上皮AGS细胞,应用表面加强激光解析电离-飞行时间质谱技术,分析细胞蛋白质组的改变。结果表明,在可捕获的400多个蛋白质中,野生型CagA可使AGS细胞质荷比为4229、4714、4728、5129、6546、6657、8162、9084、13803、14021的10个蛋白质表达上调,质荷比为2013、4286、8563、9952、11085、11645的6个蛋白质表达下调。突变型CagA只能使质荷比为4714、4728、6546和6657的蛋白质表达上调。这些结果提示,这16个差异表达蛋白质可能参与了CagA的致病过程,其中质荷比为4714、4728、6546和6657蛋白质表达的改变与CagA的磷酸化作用无关,而其余12个蛋白质表达的改变则都依赖于CagAEPIYA重复序列酪氨酸位点的磷酸化。这些发现为进一步探讨CagA的致病机制提供了实验依据。     

蛋白激酶的相互作用促进τ的阿尔茨海默样磷酸化

cAMP依赖性蛋白激酶（PKA）的预处理可显著增强糖原合成酶激酶-3（GSK-3）对τ蛋白的磷酸化作用.将磷酸化的τ蛋白经胰蛋白酶消化,FeCl₃亲和柱分离及C18反相高压液相层析纯化后,再用高压电泳,手工Edman降解及自动氨基酸序列分析等技术,对其磷酸化位点进行鉴定.结果发现：GSK-3可使PKA预处理的τ至少在丝氨酸(Ser)-195,Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Ser-356,Ser-404,苏氨酸(Thr)-205和Thr-231等10个位点发生磷酸化.其中Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Ser-404,Thr205和Thr-231为Alzheimer病（AD）τ蛋白的异常磷酸化位点.上述磷酸化作用高度抑制τ的生物学活性,提示：AD τ的生物学功能的抑制与Ser-198,Ser-199,Ser-202,Ser-235,Ser-262,Thr-205和Thr-231的磷酸化密切相关,PKA和GSK-3的相互作用可能在AD神经原纤维变性中起重要作用.     

稻瘟病菌组蛋白脱乙酰化酶SIR2 HDACs的功能初探

利用生物信息学方法对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)组蛋白脱乙酰化酶SIR2家族成员(SRT3001、SRT3002、SRT3003、SRT3004、SRT3005、SRT3006和SRT3007)的生物学功能进行研究.结果表明,SIR2 HDACs家族成员位于不同的染色体上,分布于细胞的不同部位;它们编码的蛋白均含有蛋白激酶C磷酸化、酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化、N-糖基化、N-豆蔻酰化4个相同的位点;它们均无跨膜区,且为亲水蛋白质,都无信号肽.多序列比对发现稻瘟病菌SIR2 HDACs家族结构域高度保守,均含有SIR2结构域;这些蛋白可能参与病原菌的转录调节、能量代谢和染色质沉默等过程.     

大熊猫LSM3c DNA序列的克隆及序列分析

运用RT-PCR技术首次从大熊猫Ailuropoda melanoleuca的肌肉组织总RNA中成功克隆了LSM3的表达序列,并对其进行了测序及初步分析.结果 表明:大熊猫LSM3基因的表达序列含有一个完整的开放阅读框,长度为306 bp,编码102个氨基酸的蛋白质,分子量为11.845 kDa,pI为4.58,含有1个蛋白激酶C磷酸化位点、4个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点、1个酪氨酸激酶磷酸化位点和1个细胞附着序列.进一步分析发现,大熊猫LSM3基因的表达序列与已报道的部分哺乳动物具有很高的相似性,其编码的氨基酸序列与其他哺乳动物完全一致.     

小热休克蛋白的结构和功能

小热休克蛋白（small heat shock protein,sHSP）几乎存在于所有生物体中,其主要结构是一个保守的α晶体蛋白(α-crystallin)结构域,由约90个氨基酸残基组成,与其相邻的是可变的N端域. N端域能够调节低聚体形成、亚单位动力学及其与底物的结合.sHSP能够与细胞内各组分（蛋白质、细胞核、细胞骨架元件、膜）进行相互作用,以维持细胞的稳定.小热休克蛋白家族成员的共同特点是特殊丝氨酸残基上的磷酸化,磷酸化作用对于受到胁迫时的细胞非常重要.由MAPKAP激酶 2/3和p38参与的级联反应能够诱导sHSP发生磷酸化,从而调节sHSP的低聚体状态,而低聚体状态和sHSP的生物学功能密切相关.本文介绍sHSP的结构特征和细胞内的作用底物,并讨论sHSP被不同的蛋白激酶磷酸化及磷酸化作用对低聚体状态和伴侣活性的影响.     

糖原合成酶激酶-3对τ蛋白磷酸化作用的研究

糖原合成酶激酶 ３（ Ｇ Ｓ Ｋ ３）在 ３０℃与 τ蛋白保温 ４ ｈ 可催化 １７±０４ ｍ ｏｌ磷酸参入 １ ｍ ｏｌτ蛋白 将磷酸化的 τ蛋白经胰蛋白酶消化, Ｆｅ Ｃｌ３ 亲和柱分离及 Ｃ１８反相高压液相层析纯化后,再用高压电泳,手工 Ｅｄｍ ａｎ 降解及自动氨基酸序列分析等检测技术,对其磷酸化位点进行鉴定 结果发现： Ｇ Ｓ Ｋ ３ 可使 τ蛋白 Ｔｈｒ １８１, Ｓｅｒ １８４, Ｓｅｒ ２６２, Ｓｅｒ ３５６ 和 Ｓｅｒ ４００ 发生磷酸化 其中 Ｓｅｒ ２６２ 和 Ｓｅｒ ４００ 为 Ａｌｚｈｅｉｍ ｅｒ 病（ Ａ Ｄ）τ蛋白的异常磷酸化位点根据上述磷酸化作用仅轻度抑制τ蛋白生物学活性,推测： Ａ Ｄ τ蛋白 Ｓｅｒ ２６２ 和 Ｓｅｒ ４００ 的磷酸化可能不是决定其生物功能的关键性位点,单纯 Ｇ Ｓ Ｋ ３ 不能复制 Ａ Ｄ 样 τ蛋白的病理改变      

水稻中受体激酶的系统树分析

植物受体激酶(RLKs)在植物细胞内的反应中发挥着重要作用.为了比较拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)和水稻(Oryza sativa L.)中受体激酶的进化关系,作者通过对北京华大基因研究中心(BGI)的籼稻蛋白质数据库进行BLASTP搜索,找到267个受体激酶类似基因,根据它们的胞外结构域可以将这些基因分为不同的类型.与拟南芥中受体激酶的系统树比较分析表明,不同类型的受体激酶具有不同的序列保守性,说明在植物进化过程中,不同类型的受体激酶具有不同的进化关系.水稻受体激酶与拟南芥受体激酶BRI1的多序列匹配结果也表明二者可能具有不同的磷酸化位点.     

面向蛋白质功能位点识别的机器学习平台构建

有关蛋白质功能的研究是解析生命奥秘的基础,机器学习技术在该领域已有广泛应用。利用支持向量机(support vectormachine,SVM)方法,构建一个预测蛋白质功能位点的通用平台。该平台先提取非同源蛋白质序列,再对这些序列进行特征编码(包括序列的基本信息、物化特征、结构信息及序列保守性特征等),以编码好的样本作为训练数据,利用SVM进行训练,得到敏感性、特异性、Matthew相关系数、准确率及ROC曲线等评价指标,反复测试,得到评价指标最优的SVM模型后,便可以用来预测蛋白质序列上的功能位点。该平台除了应用在预测蛋白质功能位点之外,还可以应用于疾病相关单核苷酸多态性(SNP)预测分析、预测蛋白质结构域分析、生物分子间的相互作用等。     

RIO:一个新的激酶家族

RIO家族是一个近几年才被发现的非典型激酶家族。RIO激酶家族包括Rio1、Rio2和Rio3三个成员。其中,Rio1和Rio2出现于从古菌(Archaea)到人类的各种有机体内,两者的全部折叠均与典型的蛋白激酶相似,并能够发生自身磷酸化作用,而Rio3仅出现于多细胞真核生物中。RIO激酶家族在细胞存活以及核糖体生物发生中发挥着重要作用。     

油菜花粉发育相关基因RALFbn的克隆与表达分析

根据美国NCBI数据库中快速碱化因子(RALF)类基因序列的已知信息,克隆了油菜的快速碱化因子基因RALFbn,对其核酸序列及预测蛋白进行了生物信息学分析,并在油菜多种组织内观测其表达情况.结果表明:(1)经克隆获得油菜RALFbn基因的cDNA序列全长为510 bp,无内含子,编码79个氨基酸.(2)生物信息学分析发现,油菜RALFbn蛋白具有RALF类蛋白保守的“YIXY”区和4个保守的半胱氨酸残基,并且含有N豆蔻酰化位点、酪氨酸激酶Ⅱ磷酸化位点、蛋白激酶C磷酸化位点、和酪氨酸激酶磷酸化位点等多个生物活性位点,说明该蛋白在油菜中潜在的生理调节能力较为活跃.(3) RT-PCR检测RALFbn基因在油菜生殖器官中的表达结果发现,RALFbn主要在油菜雄蕊中表达,而在雌蕊、花瓣和萼片中没有表达.提示RALFbn基因极可能与油菜雄蕊中花粉的发育相关.     

猪胸膜肺炎放线杆菌flic蛋白二级结构与B细胞表位预测

目的:预测和分析猪胸膜肺炎放线杆菌(Actionobacillus pleuropneumoniae,APP)鞭毛蛋白(flic)的二级结构和B细胞表位.方法:利用生物信息学方法对flic基因推导的氨基酸序列进行结构特征和B细胞表位预测分析.结果:flic蛋白为非稳定型脂蛋白,含有2个酪蛋白激酶Ⅱ磷酸化位点(39-42 SirD,164-167 SvkD)和3个蛋白质激酶C磷酸化位点(39-41 SiR,161-163 TsR、164-166 SvK).该蛋白无信号肽,在21Ala～38Ala处存在跨膜区的可能性最大.fljc蛋白的二级结构主要由无规卷曲区域、α-螺旋和β-折叠组成,而形成较少的转角结构.该蛋白的B细胞表位可能位于55～61和152～158区段内或其附近区域.结论:预测结果将有助于确定file蛋白的B细胞表位,为进一步研究flic基因功能及研制APP基因工程疫苗提供参考.