结构域相互作用数据库的产生、发展与应用

结构域是进化上的保守序列单元,是蛋白质的结构和功能的标准组件．典型的两个蛋白质间的相互作用涉及特殊结构域间的结合,而且识别相互作用结构域对于在结构域水平上彻底理解蛋白质的功能与进化、构建蛋白质相互作用网络、分析生物学通路等十分重要．目前,依赖于对实验数据的进一步挖掘和对各种不同输入数据的计算预测,已识别出了一些相互作用/功能连锁结构域对,并由此构建了内容丰富、日益更新的结构域相互作用数据库．综述了产生结构域相互作用的8种计算预测方法．介绍了5个结构域相互作用公共数据库3DID、iPfam、InterDom、DIMA和DOMINE的有关信息和最新动态．实例概述了结构域相互作用在蛋白质相互作用计算预测、可信度评估,蛋白质结构域注释,以及在生物学通路分析中的应用．     

基于相互作用的蛋白质功能预测

蛋白质功能预测是后基因时代研究的热点问题。基于相互作用的蛋白质功能预测方法目前应用比较广泛,但是当"伙伴蛋白质"(interacting partners)数目k较小时,其预测准确率不高。从蛋白质相互作用网络入手,结合"小世界网络"特性,有效解决了k较小时预测准确率不高的问题。对酵母(Saccharomyces cerevisiae)蛋白质的相互作用网络进行预测,当k≤4时其预测准确率比相同条件下的GO(global optimization)方法有一定提高。实验结果表明:该方法能够有效的应用于伙伴蛋白质数目较小时的蛋白质功能预测。     

计算方法在蛋白质相互作用研究中的应用

计算方法在蛋白质相互作用研究的各个阶段扮演了一个重要的角色。对此,作者将从以下几个方面对计算方法在蛋白质相互作用及相互作用网络研究中的应用做一个概述：蛋白质相互作用数据库及其发展;数据挖掘方法在蛋白质相互作用数据收集和整合中的应用;高通量方法实验结果的验证;根据蛋白质相互作用网络预测和推断未知蛋白质的功能;蛋白质相互作用的预测。     

蛋白质相互作用研究进展

蛋白质行使功能时,需要与其他蛋白质或者其他分子相互作用才能完成.在蛋白质相互作用水平上研究蛋白质对理解蛋白质功能、疾病与进化具有重要的意义.就蛋白质相互作用的预测、常用的蛋白质相互作用数据库以及蛋白质相互作用网络的研究进行了介绍.     

评估蛋白质相互作用可信度的生物信息学方法

随着基因组规模的高通量实验鉴定技术和计算预测方法的发展,出现了大量蛋白质相互作用数据,但大规模蛋白质相互作用数据中的较高比例的假阳性影响了相互作用数据的质量。生物信息学方法能够从已有的数据和知识出发,通过计算方法系统评估大规模蛋白质相互作用的可信度。本文从过程模型设计、数据集构建、特征选择与综合属性抽取、一些算法使用、实例概述等方面介绍了生物信息学方法评估蛋白质相互作用可信度的研究特点与进展。     

PNmerger: 一个整合生物学通路和蛋白质相互作用网络的Cytoscape插件

Cytoscape是一个广泛应用于分子相互作用网络可视化的软件．发展了一个基于java的Cytoscape插件PNmerger．对于一个蛋白质相互作用网络,PNmerger能够使用KEGG数据库中的通路信息自动注释网络中的蛋白质．并通过网络和通路的比较发现网络中已知的通路元件,预测可能的通路元件及通路交联元件．该软件可以可视化网络中存在的通路模块,并将连接不同通路间的潜在交联元件显示出来．PNmerger软件能够有效地帮助实验人员发现网络中重要的功能线索,帮助实验人员进行实验设计．用户可以通过网站http://www.hupo.org.cn/PNmerger下载PNmerger插件．     

数据来源对蛋白质相互作用网络度分布的影响

蛋白质-蛋白质相互作用(Protein-protein interaction,PPI)是生命体结构和生命活动的基础和特征,控制着生命活动的各个过程.PPI网络是研究蛋白质相互作用的有效手段.随着高通量实验技术的发展,越来越多的PPI数据得以使用,收录蛋白质相互作用的数据库数据每年都有变化.本文对DIP数据库从2003年到2008年的PPI网络数据分别计算度分布.为提高可信度,对注释蛋白质数据库交集进行抽样,分别探讨对不同年份的数据和注释数据库抽样对PPI网络度分布的影响.结果表明,从2003年到2008年的数据增长对PPI网络度分布没有明显影响,而且拟合度分布最优的函数并不是以往所认为的幂率分布(power-law),而是广延指数(stretched exponential)函数,数据库交集抽样同样得到广延指数(stretched exponential)函数分布最优且可信度的高低并不影响PPI网络的度分布.     

生物信息学方法预测蛋白质相互作用网络中的功能模块

蛋白质相互作用是大多数生命过程的基础。随着高通量实验技术和计算机预测方法的发展,在各种生物中已获得了数目十分庞大的蛋白质相互作用数据,如何从中提取出具有生物学意义的数据是一项艰巨的挑战。从蛋白质相互作用数据出发获得相互作用网络进而预测出其中的功能模块,对于蛋白质功能预测、揭示各种生化反应过程的分子机理都有着极大的帮助。我们分类概括了用生物信息学预测蛋白质相互作用功能模块的方法,以及对这些方法的评价,并介绍了蛋白质相互作用网络比较的一些方法。     

异源蛋白质相互作用数据整合算法的进展

蛋白质相互作用在生物学过程和细胞功能行使中起核心作用。高通量技术的应用结合计算机预测方法的发展,使得直接和间接来源的蛋白质相互作用数据得到了大规模的增加。如何系统地整合这些数据并从中提取有用的信息是一项挑战,这也促使了许多整合算法应运而生。本文综述了八种整合蛋白质相互作用数据源的方法：投票、支持向量机、朴素贝叶斯、逻辑斯蒂回归、决策树、随机森林、基于随机森林的k-近邻法以及混合属性分类等方法。     

福鼎大白茶蛋白质相互作用网络研究

蛋白质相互作用网络的构建可以为探究茶树生长过程中的关键蛋白并预测其功能提供理论参考。以贵州都匀地区福鼎大白茶为研究对象,利用三代Nanopore测序技术和同源比对方法构建福鼎大白茶根、茎、叶差异基因蛋白质相互作用网络,通过网络进一步预测关键蛋白及其功能。结果表明,叶与根、叶与茎、茎与根和根茎叶差异基因蛋白质相互作用网络中的关键蛋白分别为53、39、42和53个,并且预测出了关键蛋白的功能,如TEA003744的功能可能为腺苷酸激酶活性、蛋白质丝氨酸/苏氨酸激酶活性和ATP结合,参与光合作用和蛋白质磷酸化过程;TEA026776可能为发育蛋白,参与细胞分化过程和蛋白质磷酸化过程,还具有ATP结合活性和蛋白激酶活性;TEA019056的功能可能为ATP结合、GTP结合和GTP酶活性,参与过氧化物酶体组织的组成和蛋白质磷酸化等。随后预测出4个网络中打分最高功能模块的功能,并进行拓扑属性分析、功能模块分析、集群注释和聚类分析。研究结果可为鉴定蛋白质的功能、寻找关键蛋白及选育优良品种等提供理论依据。     

Glutamate Receptor-interacting Protein 1 Protein Binds to the Microtubule-associated Protein

To identify the interaction proteins for the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionate (AMPA) receptor subunit glutamate receptor-interacting protein 1 (GRIP1), GRIP1 interactions with microtubule-associated protein (MAP)-1B light chain (LC) were investigated. GRIP1 interacts with MAP-1A and MAP-1B in the yeast two-hybrid assay, as is indicated also by glutathione S-transferase (GST) pull-down and coimmunoprecipitation with MAP-1B LC antibody in brain fractions. These results suggest a novel mechanism for localizing AMPA receptors to synaptic sites.     

植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白研究进展

综述了近十年来国内外有关研究植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白的文献。着重阐述了磷胁迫和铁胁迫条件下的植物蛋白质变化,如新的蛋白和新的多肽的特异产生,以及相关的分子生物学进展。     

规模化蛋白质相互作用的研究技术

蛋白质相互作用既是蛋白质执行功能的主要方式,也是细胞功能调控网络的结构基础。蛋白质间异常的相互作用及其连锁网络的紊乱是引起许多病理改变的原因。作为功能基因组和蛋白质组研究的重要内容,规模化蛋白质相互作用研究已成为近年国际上研究的热点之一。文章综述了当前规模化蛋白质相互作用研究中的常用技术和常用蛋白质相互作用数据库,研究者可根据研究需要和技术特点利用这些资源。     

运动神经元生存蛋白SMN与Sm蛋白的结合作用

脊髓性肌萎缩症（spinal muscular atrophy,SMA）是一类与运动神经元存活基因（survival of motor neurons gene,SMN gene）突变有关的神经系统变性疾病,而SMN基因的转录产物即为SMN蛋白（survival of motorneurons protein,SMN protein）。SMN蛋白与多种蛋白结合后发挥作用,如SMN-Sm蛋白的相互作用在富含尿嘧啶的小核核糖核蛋白体（uridine—richsmallribonucleo—proteins,UsnRNPs）转运装配中有重要意义。SMN蛋白是通过其Tudor结构域与剪接体sm蛋白的二甲基化修饰的富含精氨酸一氨基乙酸域（ar—ginineandglycine—rich,RG）结合。     

植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白研究进展

综述了近十年来国内外有关研究植物磷胁迫蛋白和铁胁迫蛋白的文献,着重阐述了磷胁迫和铁胁迫条件下的植物蛋白质变化,如新的蛋白和新的多肽的特异产生,以及相关的分子生物学进展。     

Protein Solubility and Protein Homeostasis: A Generic View of Protein Misfolding Disorders

According to the “generic view” of protein aggregation, the ability to self-assemble into stable and highly organized structures such as amyloid fibrils is not an unusual feature exhibited by a small group of peptides and proteins with special sequence or structural properties, but rather a property shared by most proteins. At the same time, through a wide variety of techniques, many of which were originally devised for applications in other disciplines, it has also been established that the maintenance of proteins in a soluble state is a fundamental aspect of protein homeostasis. Taken together, these advances offer a unified framework for understanding the molecular basis of protein aggregation and for the rational development of therapeutic strategies based on the biological and chemical regulation of protein solubility.Virtually every complex biochemical process taking place in living cells depends on the ability of the molecules involved to self-assemble into functional structures (Dobson 2003; Robinson et al. 2007; Russel et al. 2009), and a sophisticated quality control system is responsible for regulating the reactions leading to this organization within the cellular environment (Dobson 2003; Balch et al. 2008; Hartl and Hayer-Hartl 2009; Powers et al. 2009; Vendruscolo and Dobson 2009). Proteins are the molecules that are essential for enabling, regulating, and controlling almost all the tasks necessary to maintain such a balance. To function, the majority of our proteins need to fold into specific three-dimensional structures following their biosynthesis in the ribosome (Hartl and Hayer-Hartl 2002). The wide variety of highly specific structures that results from protein folding, and which serve to bring key functional groups into close proximity, has enabled living systems to develop an astonishing diversity and selectivity in their underlying chemical processes by using a common set of just 20 basic molecular components, the amino acids (Dobson 2003). Given the central importance of protein folding, it is not surprising that the failure of proteins to fold correctly, or to remain correctly folded, is at the origin of a wide variety of pathological conditions, including late-onset diabetes, cystic fibrosis, and Alzheimer’s and Parkinson’s diseases (Dobson 2003; Chiti and Dobson 2006; Haass and Selkoe 2007). In many of these disorders proteins self-assemble in an aberrant manner into large molecular aggregates, notably amyloid fibrils (Chiti and Dobson 2006; Ramirez-Alvarado et al. 2010).     

丝裂原活化蛋白激酶激活蛋白激酶(MK)研究进展

丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路介导多种重要的细胞生理反应.对下游蛋白激酶的磷酸化是MAPK家族成员发挥生理作用的重要方式.在MAPK的下游存在3个结构上相关的MAPK激活蛋白激酶(MAPKAPKorMK),即MK2,MK3和MK5.在被MAPK激活后,MK可将信号传递至细胞内不同靶标,从而在转录和翻译水平调节基因表达,调控细胞骨架和细胞周期,介导细胞迁移和胚胎发育.最近,在基因敲除研究的基础上,不同MK亚族成员之间的功能区分已经逐渐明晰,使我们对于MK的认识有了长足的进步.     

p53相关蛋白激酶结合蛋白CGI-121

利用酵母双杂交技术从人的睾丸cDNA文库中鉴定得到p53相关蛋白激酶(PRPK)结合蛋白CGI-121,体外实验表明,重组CGI-121能抑制PRPK磷酸化p53第15位的Ser,未磷酸化p53进入泛素蛋白酶体途径,导致细胞增殖或肿瘤发生;然而,体内过表达CGI-121并没有显著的抑制PRPK磷酸化p53.Michael Downey等在研究cdcl3基因缺陷型酿酒酵母中筛选得到cdcl3-1突变体的抑制基因CGI-121,CGI-121是真核生物一个新的保守复合物--KEOPS复合物组成之一.KEOPS复合物具有促进端粒延伸和使端粒拆开的功能.CGI-121突变体在热敏感cdcl3-1酵母突变株中可以减少ssDNA的积累和缩短端粒;同时,在端粒功能异常芽殖酵母中CGI-121和piD261/Bud32促进端粒的拆开.然而,基因调控自身表达的机制以及在PRPK信号途径和KEOPS复合物中的扮演的角色有待于进一步研究.     

蛋白质剪接及其在蛋白质工程中的应用

蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程,它由一系列分子内的剪切-连接反应组成。蛋白质内含肽是一个蛋白质前体中的多肽序列,可以催化自身从蛋白质前体中断裂,使两侧的蛋白质外显肽连接成成熟的蛋白质。蛋白质内含肽的发现,不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论,在实践中也有广泛的应用前景。Abstract: Protein splicing , which is an intein mediated posttranslational processing, involves a series of intramolecular cleavage-ligation reactions. Intein is an intervening polypeptide which can catalytic self-cleavage from a pre-protein accompanied by the concomitant joining of the two flanking polypeptides (the extein) through a peptide bond. Protein splicing not only enriches genetic theory of posttranslational processing, but also have wide application prospect.     

Protein quantification

Protein quantification is an integral part of any investigation related to protein isolation, purification, characterization, and analysis. Although the methods considered in this lecture have multi-year history and applied widely in the laboratory practice, there are some crucial points, which must be taken into consideration while choosing the method permitting reliably and with a high specificity and reproducibility to quantify protein.