lncRNA BDNF-AS在氧糖剥夺/复氧复糖条件下的表达、定位及互作蛋白质分析

脑缺血缺氧会引起长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)表达变化。为了探究lncRNA BDNF-AS在氧糖剥夺/复氧复糖条件下的表达、定位及互作蛋白质,将SH-SY5Y细胞缺氧缺糖8 h、复氧复糖24 h,构建氧糖剥夺/复氧复糖细胞模型;采用CCK-8(Cell Counting Kit-8)法检测细胞活力;采用qRT-PCR检测核质中lncRNA BDNF-AS表达水平;利用pull-down和质谱技术对lncRNA BDNF-AS互作蛋白质进行鉴定;利用基因本体论(Gene Ontology,GO)、京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析互作蛋白质的功能及参与的通路;利用STRING数据库分析蛋白质-蛋白质相互作用网络。结果显示:氧糖剥夺/复氧复糖条件下,lncRNA BDNF-AS表达量显著升高,且胞质表达量显著高于胞核;氧糖剥夺/复氧复糖组有120种蛋白质可能与lncRNA BDNF-AS存在潜在的相互作用。进一步的生物信息学分析表明,lncRNA-BDNF-AS可能与UBA52、NKAP、TBK1、RAB1A、RPL38等蛋白质存在互作关系。综上可知,lncRNA BDNF-AS可能通过绑定自噬和凋亡相关蛋白质影响神经细胞功能。

猪PKM2基因在肺炎支原体感染3D4/21细胞后的互作蛋白质鉴定与分析

通过构建含有HA标签的PKM2过表达质粒转染3D4/21细胞,利用免疫共沉淀(Co-IP)与液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)技术分析与鉴定猪PKM2基因在肺炎支原体感染猪肺泡巨噬细胞3D4/21后的互作蛋白质,并对这些互作蛋白质进行GO与KEGG通路分析。结果显示肺炎支原体感染3D4/21细胞后,PKM2在mRNA水平和蛋白质水平上表达上调,其表达水平呈现剂量与时间依懒性。免疫共沉淀反应结果显示IP与IgG组共鉴定到72个蛋白质,这2组鉴定到的蛋白质数分别为60和19,其中7个蛋白质在2组中同时鉴定到。GO分析结果表明IP组的互作蛋白质主要参与了NAD代谢过程、NADH代谢过程、肌原纤维组装、NADH再生和葡萄糖代谢丙酮酸等生物过程,其中大多数与能量代谢有关。KEGG pathway分析结果表明互作蛋白质参与了致病性大肠杆菌感染、军团杆菌病、糖酵解/糖异生、丙酮酸代谢和癌症中的中枢碳代谢等通路,这些通路与细菌感染和能量代谢有关。

家蚕微孢子虫假定层粘连蛋白基因NbHLAMB4的克隆和序列分析及互作蛋白质筛选

层粘连蛋白是重要的细胞外基质成分之一,在基膜的构建及细胞的黏附等方面都有重要作用。通过检索微孢子虫数据库发现家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)存在假定层粘连蛋白基因Nb HLAMB4,根据该基因序列设计引物,以家蚕微孢子虫基因组DNA为模板克隆了Nb HLAMB4基因。该基因的开放阅读框(ORF)全长为1 104 bp,预测编码的蛋白质含有367个氨基酸,分子质量为43.74 k D,等电点为5.72。Nb HLAMB4蛋白序列含有一个N-糖基化位点和Pfam:SAS-6_N结构域,无信号肽,也无跨膜结构域。应用酵母双杂交技术,以Nb HLAMB4作为诱饵蛋白,通过筛选家蚕中肠c DNA文库,初步得到3个与Nb HLAMB4互作的候选蛋白质,分别是家蚕热休克蛋白(Hsp40)、锌指蛋白420类似物(similar to zinc finger protein 420)、氨肽酶N(aminopeptidase N)。研究结果为阐明家蚕微孢子虫的侵染机制提供了新的线索。

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。

根据基因表达谱筛选间接互作蛋白质进行蛋白质功能预测

利用基因表达谱数据,通过计算互作蛋白质的表达相关系数,来筛选、优化蛋白质互作网络。结果显示,利用经过筛选的互作数据,根据邻居计数法和卡方法进行功能预测的预测效果明显提高,距离待测蛋白质较远的邻居也包含着与待测蛋白质功能一致的信息。

深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用进展

蛋白质-蛋白质相互作用在细胞信号转导、基因表达和代谢调控等生物过程中发挥重要作用,鉴定蛋白质间的相互作用对于理解复杂生物过程至关重要。预测蛋白质间的相互作用可以为药物发现、蛋白质功能研究和设计等领域提供帮助。近年来,随着人工智能技术的蓬勃发展,深度学习技术在预测蛋白质互作领域做出巨大贡献,其中基于序列的深度学习模型通过学习蛋白质序列信息的深层特征进行互作预测。本文综述了深度学习在基于序列的蛋白质互作预测中的应用,按照算法框架和时间线对该领域进展进行分类归纳,介绍了数据处理、序列编码方法、算法架构以及模型的评估指标等内容,并分析了当前面临的问题以及未来的发展方向。随着深度学习技术的发展,预测蛋白质互作的效率大幅提高,未来需要发展泛化能力更强的预测模型,助力蛋白质互作的预测。

牛HSPA6蛋白特性分析及蛋白互作网络构建

通过构建牛热休克蛋白A6(heat shock protein A6,HSPA6)序列与其他生物的系统进化树,以及运用生物信息学方法分析牛HSPA6蛋白的基本理化性质、亲疏水性等,并结合蛋白互作网络,探究牛HSPA6基因编码蛋白的结构和功能特性。结果显示,牛HSPA6蛋白与羊、长江江豚等哺乳动物的氨基酸序列相似性较高;牛HSPA6蛋白分子质量为70 570.64 u,理论等电点为5.66,为酸性亲水性蛋白,无跨膜结构和信号肽;可能存在11个得分>0.900的磷酸化位点,与N-糖基化激活位点可能位于后端碱基;牛HSPA6蛋白是一种主要由40.38%的α-螺旋和33.65%的无规卷曲组成的二级结构相对稳定的蛋白质,包含N-端核苷酸结合域和C-端多肽结合域两个主要的结构域,主要在细胞质中发挥作用;蛋白质互作网络构建结果显示,牛HSPA6蛋白主要与BAG1、DNAJA4、DNAJB1、DNAJC2等蛋白发生互作,参与腺苷酸交换因子活性、ATP酶调节活性、伴侣绑定等,表明牛HSPA6蛋白在牛机体能量代谢等过程中发挥潜在生物学功能。这些多重生物信息学分析为深入探讨牛HSPA6蛋白对肉品质的影响机制提供了理论依据。

基于蛋白质互作知识的生物学通路扩充新方法

生物学通路被广泛应用于基因功能学研究,但现有的生物学通路知识并不完善,仍需进一步扩充。生物信息学预测为通路扩充提供了一种有效且经济的途径。文章提出了一种融合蛋白质?蛋白质互作知识以及Gene Ontology(GO)数据库信息进行基因通路预测的新方法。首先选取目标基因在蛋白质?蛋白质互作层面上的邻居所在的Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)通路为候选通路,然后通过检验候选通路中的基因是否在与目标基因关联的GO节点富集来判断目标基因的通路归属。分别利用Human Protein Reference Database(HPRD)和Biological General Repository for Interaction Datasets(BioGRID)数据库中的蛋白质?蛋白质互作信息进行预测。结果表明,在两套数据中,随着互作邻居个数的增加,预测的平均准确率(在所有目标基因注释的通路中被成功预测的比例)及相对准确率(在至少有一个注释通路被成功预测的基因集中,所有注释通路均被预测正确的基因所占的比例)均呈现上升趋势。当互作邻居个数达到22时,预测的平均准确率分别达到96.2%(HPRD)和96.3%(BioGRID),而相对准确率分别为93.3%(HPRD)和84.1%(BioGRID)。进一步利用新版数据库对旧版数据库中被更新的89个基因进行验证,至少有一个更新通路被预测正确的基因有50个,其中43个基因的更新通路被完全正确预测,相对准确率为86.0%。这些结果显示该方法是一种可靠且有效的通路扩充方法。

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.

细胞膜糖转运系统的蛋白质互作调节研究进展

研究表明,在生物体中,糖的跨膜转运是由糖转运系统介导的,该系统由糖转运蛋白家族蛋白或非糖转运蛋白家族蛋白构成。细胞膜的糖转运不仅受构成转运系统的蛋白基因表达的调节,还受蛋白质互作调节。糖转运蛋白家族成员能够形成同源寡聚体、异源寡聚体,还能与一些非糖转运蛋白发生互作。

膳食油脂-蛋白质互作产物与人体健康

近年来,食品热加工危害物的研究已成为食品安全研究的热点和前沿领域。相关的研究结果表明,膳食中油脂与蛋白质在热加工过程中的互作,可能是一些有害物和潜在健康风险的重要来源。富含油脂的食品在加工、贮藏过程中形成的氧化产物大部分具有反应活性,能够进一步修饰食品中的蛋白质,导致蛋白质结构改变,进而改变其消化性,降低营养质量。同时,油脂氧化产物修饰蛋白质形成的部分膳食油脂-蛋白质互作产物也是健康风险诱发因素。目前,有学者针对膳食油脂-蛋白质互作产物的形成机理及与人体健康的关系展开研究,然而,尚未见针对膳食中油脂-蛋白质互作产物的产生机制与人体健康关系的系统研究。本文介绍膳食中油脂的氧化过程及其氧化产物,分析膳食油脂氧化产物对蛋白质的修饰机理,并重点阐述膳食油脂-蛋白质互作产物与人体健康的关系。

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.

基于蛋白质互作网络的鼻咽癌基因模块化分析

目的基于蛋白质互作网络,筛选调节鼻咽癌的基因模块,为鼻咽癌的分子诊断和治疗提供新的靶点。方法利用GEO数据库中鼻咽癌的数据集(GSE12452)和SAM软件,筛选鼻咽癌中差异表达基因。利用String数据库,建立鼻咽癌中差异表达基因的蛋白质互作网络。基于构建的网络,利用生物信息学模块化分析方法筛选在鼻咽癌发生发展过程中起重要作用的基因模块。根据DAVID数据库,对模块进行GO分析,挖掘模块的调控功能。结果本次研究中共筛选出在鼻咽癌中差异表达的基因2 634个。根据String数据库,我们发现这些差异基因中共有4 729对蛋白质互作对,并据此建立鼻咽癌中的蛋白质互作网络。利用模块化分析筛选出蛋白质互作网络中的7个基因模块,GO分析显示这些模块的功能主要为调控细胞周期、糖代谢、细胞黏附、氧化还原反应等。结论鼻咽癌的蛋白质互作网络中共有7个基因模块,它们对鼻咽癌的发生发展具有重要的调控作用,这些功能模块的发现能够为鼻咽癌的分子靶向诊治提供新的切入点。

根据蛋白质互作网络预测前列腺癌相关蛋白质的细致功能

对于功能部分已知的前列腺癌相关蛋白质,提出了一种基于Gene Ontology的功能特异的子网构建方法来细化其功能注释。结果显示该方法能够以很高的精确率为前列腺癌相关蛋白质预测更为精细的功能。预测的相关蛋白质的功能对于指导实验研究前列腺癌的分子机制具有重要的价值。

认知相关基因的生化通路与蛋白质互作网络分析

目的用生物信息学的方法揭示认知相关基因所调控的生物过程及通路,构建认知基因的特异蛋白网络,并挖掘其主要功能。方法在GO、phenopedia、GLAD4U3个数据库中,收集认知相关的基因,进行基因本体分析、通路分析及通路串话分析;从人类蛋白互作网络中提取认知相关特异蛋白网络,并通过聚类分析找出重要功能模块。结果明确了126个认知相关基因,这些基因主要参与学习或记忆、神经发育等生物过程;多条与神经突触发育、信号转导、成瘾相关的通路参与认知过程,且各个通路之间存在紧密的串话作用。认知相关基因之间存在显著的互相作用关系(P<10^-16),相比背景基因具有更高节点度(P=1.39×10^-4)以及介数中心性(P=2.07×10^-5);聚类分析挖掘出胺转运调节、胆碱能突触传递和学习等重要功能模块。结论认知是一个非常复杂的过程,涉及多个具有关键功能的基因,如HTR3A、CHRNA6、BDNF等,基因间通过紧密互相作用,调控多个生物过程及通路,包括胆碱能突触,多巴胺能突触、血清素能突触等,这些通路彼此协同发挥功能。

绵羊睾丸差异基因及蛋白质互作网络关系研究

【目的】整合分析多个绵羊睾丸转录组数据集,揭示绵羊睾丸差异基因及蛋白质互作网络关系,以期探索影响绵羊精子生成的关键基因,为绵羊的繁殖提供理论参考。【方法】对74个绵羊睾丸转录组进行生物信息学分析,通过limma软件包进行差异基因分析,使用WGCNA构建加权绵羊睾丸差异基因共表达网络,并通过MCODE计算网络中重要基因;利用Metascape进行功能富集分析,利用Cytoscape插件AutoAnnotate识别基因集簇。【结果】最终筛选到11884个基因,构建237366对蛋白质互作关系;对2058个差异基因构建蛋白质互作网络,产生46169对蛋白质互作关系,确定了4个得分最高的基因集合。对2058个差异基因构建加权共表达网络,共获得7个模块,其中Blue模块内有929个基因,功能富集分析发现显著富集于雄性配子产生、繁殖、精子发生、鞭毛运动和AMPK信号通路等,且富集结果高度连接并聚成一个完整的网络,最终确定了25个参与精子发生和精子细胞发育过程的关键基因。【结论】本研究揭示了绵羊睾丸表达基因的蛋白质互作网络和多维差异基因的蛋白质互作网络,最终找到与睾丸精子发生相关且有互作关系的25个基因,为绵羊繁殖研究提供理论依据。

基于蛋白质互作评价差异表达基因的重复性

利用高通量基因表达谱数据可以识别在肿瘤与正常组织中差异表达的基因,为研究癌机理提供重要的线索。目前,在研究同种癌型的不同实验中发现的差异表达基因的交叠比例很低。这种高通量基因表达谱数据低重复性的现象严重制约了基因芯片在癌症研究中的应用。然而,已有研究表明从研究同种癌型的不同实验数据中得到的不交叠的差异表达基因倾向于扰动相同的功能。因此,在评价差异表达基因重复性时,应考虑其在生物学功能上的一致性。本文结合基因共表达和蛋白质互作关系,设计了功能重复性指标来评价差异表达基因列表的可重复性。通过分析两套卵巢癌数据,发现对同种癌型得到的差异表达基因具有很高的功能一致性(p<0.0001)。结果表明,在功能水平上评估差异表达基因的一致性具有合理性。

基于深度神经网络和局部描述符的大规模蛋白质互作预测方法

蛋白质相互作用PPI(Protein-Protein Interaction)是生物体中众多生命活动过程的重要组成部分,蛋白质互作预测是研究蛋白质互作的重要途径。为了提高蛋白质互作预测性能,构建一个用于预测蛋白质互作的深度神经网络模型DPPI。采用局部描述符将氨基酸序列编码成具鉴别性的特定维数向量;使用训练集训练DPPI模型,并使用测试集对DPPI模型进行测试和评价;根据测试和评价的结果调整各参数,优化DPPI模型;使用优化后的DPPI模型,来对蛋白质互作进行预测。结果表明,DPPI模型编码简单、代码简洁,实验获得的较高的准确率,可以作为大规模蛋白质互作预测的有益补充。

蛋白质互作技术研究进展

蛋白质作为细胞活性及功能的执行者,以复杂有序的动态互作协调着细胞的增殖与分化、衰老与死亡以及环境应答等各种重要生理过程。重点介绍了酵母双杂交系统、双分子荧光互补、噬菌体展示技术、荧光共振能量转移技术、谷胱甘肽巯基转移酶融合蛋白沉降技术、免疫共沉淀技术等蛋白质互作研究技术的原理及在生物学中的应用,以及生物信息学在蛋白质互作研究中的应用,并对目前及未来蛋白质互作技术的发展方向进行了探讨。

蛋白质互作网络的分形分析

通过盒计数法,对一系列最新研究得到的蛋白质互作网络进行分形分析.研究了这些互作网络的度指数,配对系数,相关性谱等与分形性质密切相关的属性.这些分析指出,按照现有的数据构建的蛋白质互作网络很可能还不具备分形的拓扑结构.