賴氨酸翻譯后修飾位點的計算識別和功能分析.pdf

1、隨著基因工程的完成，后基因組時代意味著生命研究的方向?qū)⒏嗟霓D(zhuǎn)向功功能蛋白質(zhì)組學(xué)等新領(lǐng)域。高通量實驗等技術(shù)的飛速發(fā)展也為功能蛋白質(zhì)組學(xué)的研究提供了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。蛋白翻譯后修飾作為機(jī)體中常見的一種發(fā)生機(jī)制，在機(jī)體的多種生理調(diào)控過程和功能方面扮演著非常重要的角色。雖然高通量等生物技術(shù)在蛋白翻譯后修飾識別方面取得了巨大的成果，但是出于成本和勞動力考量上仍然存在著很大的局限性。且在探究更深層次上結(jié)構(gòu)與功能之間的關(guān)系也不甚理想。因此發(fā)展準(zhǔn)確且高

2、效的理論計算方法識別和分析蛋白翻譯后修飾具有十分重要的意義。以多種修飾周邊序列的生化環(huán)境，結(jié)構(gòu)以及進(jìn)化保守性分析為基礎(chǔ)，我們不僅構(gòu)建了多個修飾位點預(yù)測工具，也從遺傳變異的角度系統(tǒng)研究了氨基酸突變對修飾的潛在影響并進(jìn)一步對修飾相關(guān)疾病進(jìn)行研究。主要工作總結(jié)如下：
　　1.系統(tǒng)的分析了人類蛋白質(zhì)組范圍內(nèi)氨基酸變異對小泛素化的影響以及對疾病的潛在關(guān)聯(lián)。首先基于序列進(jìn)化、結(jié)構(gòu)信息和氨基酸物理化學(xué)屬性構(gòu)建了預(yù)測蛋白小泛素化位點的預(yù)測模型Su

3、moPred，隨后運(yùn)用該預(yù)測模型對發(fā)生變異與未發(fā)生變異的蛋白質(zhì)進(jìn)行一一預(yù)測，并定義SUMOAMVR為與小泛素化相關(guān)的氨基酸變異。通過對比分析同一條蛋白上氨基酸變異前后小泛素化的發(fā)生狀態(tài)，將SUMOAMVR分為四種情況，并進(jìn)行了詳細(xì)的分析。最終發(fā)現(xiàn)17.13％的氨基酸變異是潛在的SUMOAMVR，其中，4.83%引發(fā)疾病的氨基酸變異能導(dǎo)致 SUMOAMVR，并且通過統(tǒng)計分析得到直接產(chǎn)生新的賴氨酸小泛素化位點的氨基酸變異更有可能誘發(fā)相關(guān)疾病

4、。其在線服務(wù)網(wǎng)址為：http://bioinfo.ncu.edu.cn/SUMOAMVR_Home.aspx.
　　2.構(gòu)建了基于多特征融合的琥珀酰化位點在線預(yù)測工具。蛋白質(zhì)琥珀酰化作為蛋白質(zhì)翻譯后修飾(PTMs)的一種重要形式，在各種生命活動中起著重要的作用。盡管蛋白質(zhì)琥珀?；稽c可以通過實驗方法測定，但是對于琥珀酰化的基底特異性仍然不清楚，利用實驗方法鑒定蛋白質(zhì)琥珀酰化位點既耗時又昂貴。采用理論的計算方法可以對蛋白質(zhì)琥珀?；?/p>

5、點進(jìn)行有效的預(yù)測分析，從而為相關(guān)研究提供有效的理論依據(jù)。在本文，我們開發(fā)了一種名為SuccFind的新的琥珀?；稽c在線預(yù)測工具。我們通過F-Score打分對琥珀?；男蛄刑卣?，進(jìn)化相似性進(jìn)行權(quán)重打分，提取得分較高的特征維數(shù)組成新的的特征值，并輸入支持向量機(jī)(SVM)進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測。特征分析顯示提取出來的關(guān)鍵氨基酸位置對于提高琥珀酰化位點預(yù)測模型的性能具有重要推動作用。通過結(jié)合Matlab和Asp.net技術(shù)構(gòu)建了在線預(yù)測平臺，服務(wù)網(wǎng)址

6、為：http://bioinfo.ncu.edu.cn/SuccFind.aspx.
　　3.蛋白質(zhì)組學(xué)范疇內(nèi)系統(tǒng)的分析了功能性相關(guān)的賴氨酸原位Crosstalks。越來越多的研究表明賴氨酸上的蛋白翻譯后修飾協(xié)同作用在特定的生物過程中發(fā)揮著非常重要的作用。然而,不同PLMs之間發(fā)生Crosstalks的傾向性和他們所調(diào)節(jié)的功能仍然沒有得到系統(tǒng)的驗證和探究。為此,我們系統(tǒng)的研究了包括琥珀?；?小泛素化和乙?；N修飾的原位 Cros

7、stalks。從結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)琥珀酰化與小泛素化之間的原位Crosstalks是低表達(dá)的，而琥珀?；c小泛素化更傾向與乙酰化在同一個賴氨酸上發(fā)生相互作用并參與不同的生物過程。亞細(xì)胞定位和生化環(huán)境的進(jìn)一步分析顯示不同賴氨酸修飾發(fā)生原位Crosstalks在不同亞細(xì)胞腔室和蛋白結(jié)構(gòu)具有很大差異性。短期進(jìn)化分析表明修飾共發(fā)生位點相對于單一修飾沒有表現(xiàn)出額外的進(jìn)化壓力。但是，發(fā)生在共修飾位點鄰進(jìn)的基因遺傳變異在一定程度上可能會影響到中心修飾從