人类蛋白质结构互作网络——结构域对网络拓扑与蛋白质功能的影响

高通量的蛋白质互作数据与结构域互作数据的出现,使得在蛋白质组学领域内研究人类蛋白质结构互作网络,进一步揭示蛋白质结构与功能间的潜在关系成为可能.蛋白质上广泛分布的结构域被认为是蛋白质结构、功能以及进化的基本功能单元.然而,结合蛋白质的结构信息(例如蛋白质结构域数目、长度和覆盖率等)来研究这些表象后的内部机制仍然面临着挑战.将蛋白质分为单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,并进一步结合蛋白质互作信息与结构域互作信息构建了人类蛋白质结构互作网络;通过与人类蛋白质互作网络进行比较,研究了人类蛋白质结构互作网络的特殊结构特征;对于单结构域蛋白质与多结构域蛋白质,分别进行了功能富集分析、功能离散度分析以及功能一致性分析等.结果发现,将结构域互作信息综合考虑进来后,人类蛋白质结构互作网络可以提供更多的单纯的蛋白质互作网络无法提供的细节信息,揭示蛋白质互作网络的复杂性.     

幽门螺旋菌的蛋白互作图谱

蛋白－蛋白相互作用是决定蛋白质功能的关键因素,因此科学家们对利用基因组序列建立蛋白质作用图谱很感兴趣。Nature 杂志409卷 6817期第211页（ 2001年1月11日出版）报道了人类胃脏病原体幽门螺旋菌的一个蛋白－蛋白相互作用图谱。这一新的互作图谱是以域、而不是以整体蛋白质的相互作用为基础的。它反映了1200多种潜在的蛋白质相互作用,涉及半数蛋白组由其基因组表达的全部蛋白成员。这类图件的用途是,建立用于在设计药物时分析修复失常过程可能性的方法。幽门螺旋菌的蛋白互作图谱@孙雷心     

人类蛋白质相互作用组

高通量酵母双杂交与免疫亲和纯化技术的快速发展和日臻成熟,使得在蛋白质组水平上大规模地研究蛋白质之间的相互作用成为可能。目前,人类蛋白质互作网络在细胞、组织、器官乃至整个个体水平的研究已经陆续展开。蛋白质互作网络中蛋白质数量也由少数几个向整个蛋白质组扩展。同时,功能、疾病、生态等相关的蛋白质互作网络研究也取得了一定的成果。然而,人类的蛋白质互作网络研究正面临着一些问题和挑战。本文综述了人类蛋白质互作网络的研究方法、研究进展以及面临的挑战,同时指出了人类蛋白质互作网络研究的方向和目标。     

中国细胞器互作研究的进展和趋势

细胞是生命活动的最基本单位.膜性细胞器是真核细胞内以膜为屏障维持特定形态及特化功能的亚细胞结构,包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、内吞体等.经典细胞器研究始于形态学观察和单个基因及其编码蛋白质的研究,盛于基因互作图谱和蛋白质互作网络的解析,一直是生命科学领域中最受关注的研究前沿和热点之...     

基于质谱的蛋白质组学信号网络研究进展

细胞信号转导网络调控着所有细胞和器官的生物学过程。以往信号转导网络的研究主要采用一些生物化学方法开展,如抗体技术。目前,基于质谱的大规模蛋白质组学研究可以在翻译后修饰、蛋白质互作及蛋白质表达水平上,系统地研究信号转导事件。基于蛋白质组学的大规模信号转导的研究将改变我们对信号转导网络的理解。从蛋白质组翻译后修饰、蛋白质互作及蛋白质表达3个方面综述了质谱在信号转导方面的研究。     

染色质互作相关转录因子的挖掘及功能分析

染色质互作是真核生物基因组组装的基础,并且在调控真核基因细胞特异性表达中发挥重要作用.染色质互作的发生与特定的蛋白质有关,目前已经发现CTCF (CCCTC binding facor,转录阻抑物)和黏连蛋白与染色质互作相关,然而并不清楚是否还有其他蛋白质参与染色质互作.我们将整合高通量染色体构象捕获(Hi-C)和染色质免疫沉淀-测序(ChIP-seq)数据,在GM12878和K562细胞系中挖掘与染色质互作相关的转录因子,并对发现的转录因子做功能分析.我们在频繁发生互作的染色质位点中发现RUNX3、SPI1等转录因子也可能参与染色质互作.另外,通过FP-growth的数据挖掘方法还发现多个转录因子可能协同作用参与染色质互作.研究结果将为染色质互作相关实验的开展提供先验知识.     

Bt Cry1Ac毒素筛选的粉纹夜蛾离体抗性细胞与敏感细胞蛋白质组的差异分析

采用双向电泳技术和肽质量指纹图谱技术分析了Bt Cry1Ac毒素筛选的粉纹夜蛾Trichoplusia ni抗性BTI-Tn-5B1-4细胞与同源敏感细胞的蛋白质组的差。用Melanie ViewerⅡ软件在抗性细胞的双向电泳图谱上检测到的平均蛋白质点数为707±25个（n=3）,在敏感细胞的双向电泳图谱上检测到的平均蛋白质点数为637±19个（n=3）,其中分辨率高、重复性良好的显著差异点有10余个。对其中的一个敏感细胞特有的显著差异斑点进行了肽质量指纹图谱分析,经数据库 查询表明该蛋白质与胞质外周蛋白具有同源性。     

农杆菌介导的棉花子叶瞬时表达系统的建立

植物瞬时表达系统在研究功能基因的亚细胞定位、蛋白质互作、启动子活性等方面具有重要作用。选取棉花(Gossypium hirsutum)子叶为材料, 以β-葡糖醛酸酶基因(GUS)、增强型绿色荧光蛋白基因(eGFP)为报告基因, 对棉花子叶生长时间、农杆菌浓度、注射量、共培养时间等因素进行了分析, 建立了农杆菌介导的棉花子叶瞬时表达系统。结果表明, 对萌发6天的棉花子叶注射50 μLOD₆₀₀为0.5的含目的基因的农杆菌LBA4404或GV3101, 共培养2–3天后, 外源基因表达效率最高。利用此方法从棉花萌发到观测结果, 仅需8–13天, 且操作简单易行, 可快速检测棉花来源的启动子活性、亚细胞定位、蛋白质互作等。该方法在棉花基因功能研究方面有很好的应用价值。     

酵母双杂交技术应用进展

酵母双杂交技术是鉴定蛋白互作最有效和最广泛的分子生物学技术。该技术能直接作用于活细胞,检测细胞内蛋白质互作,具有成本低、易操作、可达到全基因组水平、能进行品种间的互作鉴定等诸多优点。较之传统的检测方法有明显优势,已在越来越多的领域得到应用。对酵母双杂交的技术原理以及应用进行了综述,介绍了该技术在发现新蛋白质、探究蛋白质功能、建立基因组蛋白连锁图、研究人类DNA文库和筛选药物作用位点等方面的重要应用,以期为该技术的广泛应用提供参考。     

蛋白质亚细胞定位

我们知道,对蛋白质在细胞中的特异定位,可以增进我们对该蛋白质以及与该蛋白互作的其他蛋白功能的了解,确定蛋白质位置的一个方法是。在其上加一特异抗体。即对其贴上标签,然后加入能同此抗体特异结合的探针,最后用显微镜确定此探针在细胞中的位置。     

互作蛋白质与复合物亚基的基因表达相关性比较分析

利用在多种应激条件下酵母的基因表达谱数据 ,分别计算互作蛋白质及复合物亚基编码基因的表达相关性。结果发现 ,相对于随机对照组 ,互作蛋白质的编码基因与蛋白质复合物的编码基因表达相关性均显著 (P <0 .0 1) ,即互作蛋白质及复合物亚基有共表达的倾向。通过比较 ,进一步发现蛋白质复合物亚基的基因表达相关性显著高于互作蛋白质的基因表达相关性 (P <0 .0 1) ,这与复合物亚基之间功能联系强于定义不甚确切的互作蛋白之间功能联系现象吻合。     

基于MADS-box诱饵与蛋白质相互作用的拟南芥花瓣发育分子网络拓展

阐明花器官发育调控机理具重要的进化、发育和生态学意义。该文以拟南芥(Arabidopsis thaliana)花瓣发育为例, 整合蛋白质互作、亚细胞定位、基因芯片和基因功能注释等数据库, 通过组建蛋白质互作可信预测模型, 获得拟南芥花瓣蛋白质互作网络, 以含有MADS-box结构域蛋白为诱饵在网络中进行一级拓展, 得到含38个蛋白质和67对互作的拓展网络。基于拓展网络, DAVID基因功能注释表明, 多数蛋白质涉及的生物学过程与花发育调控相关; 提取到19个候选四元互作, 涉及ABCDE模型基因之外的8个基因, 其中含MADS-box结构域的AGL16可能是B类基因新成员或其冗余; SEU、LUH、CHR4、CHR11、CHR17和AT3G04960为拟南芥花瓣AP1-AP3-PI-SEP四聚体的候选靶标基因。研究结果为深入解析拟南芥花瓣发育分子调控网络奠定了基础。     

一种提高固定pH梯度（IPG）凝胶双向电泳的重复性、分辨率和通量的方法

在蛋白质组学研究中 ,双向聚丙烯酰胺凝胶电泳是现行蛋白质分离的最重要的方法之一。实验发展了一种提高固定pH梯度 (IPG)凝胶双向电泳的重复性、分辨率和通量的方法 :在一块SDS 聚丙烯酰胺凝胶上同时进行多块固定pH梯度(IPG)凝胶 (Multi stripsononeSDSgel,MSOG)电泳。用此方法比较了人肝癌细胞、不同生长状态的人肝癌细胞、3T3细胞的蛋白质以及同一个样品在不同大小的第二向凝胶系统 (大型和中型凝胶 )的双向电泳图谱。结果表明 ,同一样品在 13cmIPGStrip双向电泳可分离 2 0 0 0以上蛋白质点且图谱蛋白质点的匹配率可超过 95 %以上。同时又可以最大程度地降低凝胶背景对蛋白质点比较分析的干扰 ,从而提高了双向电泳分离蛋白质的分辨率和通量。这些优点都有助于差异蛋白质组学特别是细胞器差异蛋白质组学研究的自动化。     

人类蛋白质互作网络hub蛋白与其结构域关联分析

hub蛋白质作为参与较多互作的“中心蛋白”,在实现蛋白质功能和生命活动中发挥着关键作用．而结构域作为蛋白质上的基本功能区域,决定着蛋白质功能及蛋白质互作的情况．互作网络中hub蛋白质和结构域对于蛋白质功能的实现均起到决定性的作用．对蛋白质互作与结构域的关系分析表明,蛋白质互作与结构域之间存在着密切的联系．对人类蛋白质互作网络中的hub蛋白与结构域进行关联分析,探讨hub蛋白及其互作partner与结构域数目之间的关系．并通过hub蛋白质之间的互作对相应结构域的关系进行进一步的论证．     

类蛋白质互作网络hub蛋白与其结构域关联分析

hub蛋白质作为参与较多互作的"中心蛋白".在实现蛋白质功能和生命活动中发挥着关键作用.而结构域作为蛋白质上的基本功能区域,决定着蛋白质功能及蛋白质互作的情况.互作网络中hub蛋白质和结构域对于蛋白质功能的实现均起到决定性的作用.对蛋白质互作与结构域的关系分析表明.蛋白质互作与结构域之间存在着密切的联系.对人类蛋白质互作网络中的hub蛋白与结构域进行关联分析.探讨hub蛋白及其互作partner与结构域数目之间的关系,并通过hub蛋白质之间的互作对相应结构域的关系进行进一步的论证.     

细胞黏附分子互作网络的构建与分析

借助网络分析可对基因调控、蛋白质互作和信号转导等细胞活动进行全局和局部性质分析.以细胞黏附的蛋白质相互作用为对象,通过数据挖掘和可视化软件构建了整合蛋白介导的黏附分子互作网络,该分子互作网络由156种蛋白质通过690种相互作用相连,其平均节点度为8.66、平均聚集系数为0.24,平均路径长度为2.6.黏附分子互作网络中包含数个功能模块,这些模块涉及网络内部多种分子相互作用的启动与停止,并进一步影响细胞的黏附、迁移和骨架组织.对黏附分子网络进行模体筛选和比较,发现一些数量相对较少、以三元复合物为主要结构的关键模体,同时对各网络模块和模体对细胞黏附的调控作用进行了探讨.     

人类转录因子与剪接因子互作网络的构建与分析

转录因子与剪接因子分别是转录和剪接过程中的重要调控蛋白,研究转录因子与剪接因子的偶合作用对理解真核生物的基因表达调控有重要意义。作者基于SpliceAid F、TFclass、HPRD、Biogrid、DIP、Intact和HINT数据库,构建了转录因子和剪接因子的互作网络。使用连通度、聚类系数和中心度对互作网络进行分析;统计了与剪接因子或其它蛋白质相连通的转录因子的个数;通过定义蛋白质互作相对倾向性因子对蛋白质之间的互作倾向性进行评价。结果表明,转录因子与剪接因子以相互间隔1、2、3个蛋白质为主的方式相互偶合;瓶颈蛋白占直接连接转录因子和剪接因子的蛋白质的20%;转录因子与剪接因子的内部互作倾向性强于二者之间的互作倾向性。     

活细胞内亚细胞结构蛋白质组学研究新技术——几种邻近标记策略的应用及比较

真核细胞内多种无膜及有膜细胞器为各种生物学过程的发生提供场所.被膜细胞器通过它们之间的膜接触位点所进行的信息交流和物质交换是维持生命活动所必需的.绘制活细胞中细胞器或膜接触位点等处的蛋白质组图谱,将有助于解析这些部位的生物学功能及作用机制,并为研究细胞器相互作用提供基础.但由于无膜细胞器或膜接触位点很难分离纯化,传统的生化方法难以系统解析其中的蛋白质组.最近报道的几种基于酶类的蛋白质邻近标记技术,则为系统分析上述空间受限的蛋白质组这一难题提供了有效的解决方案.通过将能催化产生活性自由基(最常见的是生物素及其衍生物的自由基)的酶连接到目标蛋白上,可对其邻近的蛋白质组进行共价标记,从而使后者的分离和鉴定成为可能,并可以运用于活细胞中的动态标记.我们在此综述了几种最新的邻近标记策略的原理及应用,并对它们的优势与局限性进行了比较,以期为细胞器互作的蛋白质组学研究提供参考.     

种子蛋白质组的研究进展

蛋白质组学是通过对全套蛋白质动态的研究,来阐明生物体、组织、细胞和亚细胞全部蛋白质的表达模式及功能模式。大量可用的核苷酸序列信息和灵敏高速的质谱鉴定技术,使得蛋白质组学方法为分析模式植物和农作物的复杂功能开辟了新的途径。目前,种子蛋白质组研究主要集中在两个方面：一方面是鉴定尽可能多的蛋白,以创建种子特定生命时期的蛋白质组参照图谱;另一方面主要集中在差异蛋白质组,通过比较分析不同蛋白质组,以探明关键功能蛋白。该文综述了近年来种子蛋白质组的研究进展,内容包括种子发育过程中蛋白质组的变化,与种子休眠/萌发相关的蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组、细胞与亚细胞差异蛋白质组以及环境因子对种子蛋白质组的影响;并对种子蛋白质组研究的热点问题进行了展望。     

种子蛋白质组的研究进展

蛋白质组学是通过对全套蛋白质动态的研究, 来阐明生物体、组织、细胞和亚细胞全部蛋白质的表达模式及功能模式。大量可用的核苷酸序列信息和灵敏高速的质谱鉴定技术, 使得蛋白质组学方法为分析模式植物和农作物的复杂功能开辟了新的途径。目前, 种子蛋白质组研究主要集中在两个方面: 一方面是鉴定尽可能多的蛋白, 以创建种子特定生命时期的蛋白质组参照图谱; 另一方面主要集中在差异蛋白质组, 通过比较分析不同蛋白质组, 以探明关键功能蛋白。该文综述了近年来种子蛋白质组的研究进展, 内容包括种子发育过程中蛋白质组的变化, 与种子休眠/萌发相关的蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组、细胞与亚细胞差异蛋白质组以及环境因子对种子蛋白质组的影响; 并对种子蛋白质组研究的热点问题进行了展望。