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。

Co-IP联合质谱分析筛选中华蜜蜂气味受体OR1和OR2的互作蛋白

【目的】中华蜜蜂(Apis cerana cerana)是我国特有的蜜蜂品种,其高度灵敏的嗅觉系统能在复杂气味环境中识别群体内化学信号以及区分食物源散发的特异性气味分子,气味受体(Odorant receptors,ORs)在中蜂识别气味分子的行为过程中起到了重要而又关键的作用。通过分析筛选OR1和OR2的互作蛋白,为深入探究OR1和OR2蛋白在蜜蜂嗅觉系统中的功能提供理论依据。【方法】通过构建OR1和OR2基因的真核表达载体pFastBac-OR1和pFastBac-OR2载体,转染Sf9细胞,提取细胞总蛋白,利用免疫共沉淀(Co-IP)联合质谱分析技术筛选鉴定与OR1和OR2互作的细胞蛋白,并对这些互作蛋白进行GO功能注释、KEGG信号通路和蛋白互作网络分析。【结果】IP组和IgG组重组蛋白在细胞内得到正确表达,利用Co-IP联合质谱分析技术共筛选到273个与OR1互作的细胞蛋白和204个与OR2互作的细胞蛋白,主要为微管蛋白、热休克蛋白、核糖体蛋白等。对这些蛋白进行GO功能富积分析,发现这些蛋白质涉及多种生物学功能,包括RNA剪接、核糖体和能量运输有关。KEGG信号通路分析结果表明互作蛋白参与调节了多条细胞内的重要通路,包括核糖体、剪接体、RNA转运等与核糖体相关的通路,丙酮酸代谢、硫胺素新陈代谢、脂肪酸生物合成、淀粉和蔗糖代谢、FoxO信号通路,Hedgehog信号通路等。【结论】OR1和OR2可能通过与多种蛋白直接或间接的相互作用调控并影响其嗅觉感受。

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。

基于基因共表达网络分析氧诱导小鼠视网膜新生血管模型免疫相关靶基因

目的:通过生物信息学方法探究氧诱导小鼠视网膜新生血管(OIR)模型中与免疫相关的关键基因以及免疫细胞浸润水平。方法:从GEO数据库获取基因芯片数据集,采用R语言环境中“limma”包获得差异表达基因(DEGs),并进行GO功能富集和KEGG通路分析,基于CIBERSORT算法进行数据集免疫细胞浸润分析,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选与免疫相关基因模块中的DEGs,利用STRING在线数据库及Cytoscape软件构建蛋白质互作(PPI)网络,利用cytoHubba模块筛选出最终的靶基因。结果:筛选出467个表达具有显著差异性的基因,其中270个基因表达上调,197个基因表达下调。免疫浸润分析结果显示仅辅助型T细胞2(Th2 cells)高表达,且差异具有显著性(P<0.05)。WGCNA分析后,与免疫最相关模块中差异基因为66个,构建PPI网络后利用插件筛选出5个关键基因,即血管性血友病因子(vWF)、血管内皮生长因子A(VEGF-A)、Serping1、凋亡诱导因子1(AIF1)以及信号传导蛋白和转录激活物(STAT3)。结论:采用生物信息学的方式进行OIR模型的免疫细胞浸润分析及筛选出与免疫相关的关键基因,可为视网膜新生血管性疾病的进一步研究与诊疗提供依据。

乙型脑炎病毒非结构蛋白的表达及与hnRNP K的相互作用

【目的】为探明JEV病毒复制与宿主蛋白的关系。【方法】首先构建非结构蛋白质粒,然后将构建成功的非结构蛋白的质粒转染至Vero细胞中,24 h在荧光显微镜下观察蛋白表达情况,再分别与pCMV-MYC-hnRNP K质粒同时转染至Vero细胞中,培养24 h,收取细胞蛋白样,进行Co-IP试验相关步骤,用Western-blot实验进行结果呈现,得出试验结果。【结果】构建的非结构蛋白质粒在Vero细胞中可以表达,通过与表达hnRNP K蛋白的质粒共转染,通过Co-IP试验经Western-blot结果分析能够得出JEV的NS1与hnRNP K之间存在相互作用,JEV的NS2a、NS3、NS5与宿主hnRNP K之间不存在相互作用。【结论】JEV的NS1蛋白与宿主蛋白hnRNP K存在相互作用,为JEV非结构蛋白的研究进一步拓宽了思路,同时为JEV病毒在宿主细胞中的生命活动周期的研究提供了基础,为深入研究JEV病毒复制提供了新方向。

鸡腺苷琥珀酸裂解酶互作蛋白的筛选及其功能分析

通过探究鸡腺苷琥珀酸裂解酶(adenylosuccinate lyase)基因ADSL与其互作基因的调控关系,为进一步研究ADSL在肌肉中高表达的原因和ADSL影响肌肉风味的机制提供参考。本研究构建了鸡(gallus)ADSL基因的重组真核表达载体pEGFP-C1-ADSL,将pEGFP-C1-ADSL和pEGFP-C1质粒分别转染鸡成肌细胞,提取表达成功的细胞总蛋白,利用免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)联合质谱分析鉴定与鸡ADSL蛋白互作的细胞蛋白,并对结果进行GO功能注释、KEGG通路和蛋白互作网络分析。通过分析筛选出RPL4、PDLIM5、ACTG1和SRSF10蛋白,检测在ADSL基因过表达和沉默状态下,RPL 4、PDLIM 5、ACTG 1和SRSF 10基因在成肌细胞中的表达情况。结果表明,与ADSL互作的蛋白共94个;生物信息学分析表明,这些蛋白定位于细胞结构体、胞内和含蛋白质的复合物上,它们主要参与细胞进程、生物调节和刺激反应等生物进程。间接免疫荧光结果显示,重组蛋白pEGFP-C1-ADSL主要定位于细胞核和细胞质。ADSL过表达时,成肌细胞内RPL 4基因和PDLIM 5基因的表达下调,ACTG 1和SRSF 10基因的表达上调;当ADSL被沉默后,成肌细胞内RPL 4和ACTG 1基因的表达上调。研究结果丰富了调控风味的ADSL蛋白,为进一步了解ADSL的功能及该基因在肌肉中高表达提供了参考。

根据蛋白质互作网络预测乳腺癌相关蛋白质的细致功能

乳腺癌是最为常见的恶性肿瘤之一。已有的关于乳腺癌相关蛋白质的功能注释比较宽泛,制约了乳腺癌的后续研究工作。对于已知部分功能的乳腺癌相关蛋白质,提出了一种结合Gene Ontology功能先验知识和蛋白质互作的方法,通过构建功能特异的局部相互作用网络来预测乳腺癌相关蛋白质的细致功能。结果显示该方法能够以很高的精确率为乳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乳腺癌的分子机制具有重要的价值。

中华绒螯蟹代谢蛋白互作网络构建及分子功能、亚细胞定位和途径分析

为了构建中华绒螯蟹代谢过程研究的系统工具,实验在已经构建的中华绒螯蟹蛋白互作网络的基础上,首先采用邻接节点注释法对未知蛋白的分子功能进行预测。随后采用GO回溯法,构建了代谢蛋白网络并对网络中蛋白分子功能、亚细胞定位和途径分布进行了分析。分子功能注释中,确定了932个蛋白的分子功能,占所有未知分子功能蛋白的97%。最终构建的代谢蛋白互作网络包含2045个蛋白及这些蛋白之间的15927条互作关系。网络中94.2%(1926/2045)的蛋白具有亚细胞定位信息,大多分布于有膜细胞器中;96.1%的蛋白(1966/2045)具有分子功能信息,大多具有催化活性和结合活性。进一步对确定了分子功能和亚细胞定位的蛋白在40个KEGG子系统中的分布进行分析,发现参与翻译和氨基酸代谢过程的蛋白较多,也有一部分参与免疫和运输过程。本实验结果可为中华绒螯蟹代谢相关的蛋白功能、定位的研究提供重要的数据参考,对系统研究中华绒螯蟹代谢过程及代谢相关疾病具有重要价值。

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。

中华绒螯蟹免疫蛋白互作网络提取及分析

为了研究中华绒螯蟹的免疫蛋白作用机制,在已构建的中华绒螯蟹蛋白互作网络基础上,采用邻接节点注释方法对其全局网络进行细胞组分注释,为网络的903个未定位蛋白中的830个添加了GO注释,占未定位蛋白的91.9%.从中华绒螯蟹蛋白互作网络中提取了包含142个蛋白和158条蛋白互作关系的免疫互作网络,并且结合GO细胞组分注释信息,得到了其中62个免疫蛋白的细胞组分定位.通过对细胞定位的分析发现,中华绒螯蟹的免疫蛋白多位于膜结构、细胞核和细胞骨架中.

COPD相关差异表达基因筛选、生物学功能分析及其编码蛋白互作网络分析

目的分析慢性阻塞性肺病(COPD)患者肺组织中差异表达基因及其编码蛋白的互作关系,筛选出COPD相关的关键基因。方法从NCBI公共数据平台GEO数据库下载COPD表达谱数据集GSE57148,采用R软件及其扩展包对表达谱数据进行处理和分析,获得差异表达基因,并通过STRING、Cytoscape等对差异表达基因进行生物学功能分析及编码蛋白互作分析。结果一共获得117个基因为差异表达基因,其中发生上调的基因有63 个,发生下调的基因有54个;信号通路分析发现这些基因主要富集于细胞外基质形成、胶原纤维化形成和氧化激活通路等。蛋白网络互作分析发现VWF、FGG、IGF1、F5、RPS15、RPS12、SEC61B、THBS1、F13A1为差异表达基因中的Hub基因。结论COPD肺组织中共有117个基因差异性表达,上调表达基因63个,下调基因54个;这些差异性表达基因主要参与细胞外基质改变、纤维化和氧化还原活性等信号通路;VWF、FGG、IGF1、F5、RPS15、RPS12、 SEC61B、THBS1和F13A1为Hub基因,可能在COPD的疾病进程中发挥了关键作用。

阿尔兹海默症发病相关蛋白互作网络构建与通路分析

阿兹海默症(Alzheimer’s diseas, AD)是最常见的神经退行性疾病,其发病机制尚未完全明确。本文拟从基因表达综合数据库GEO (Gene Expression Omnibus)数据库中获取大样本量的AD患者的转录组数据,通过分析得到AD风险基因集,以AD风险基因集为基础,构建AD相关风险基因的蛋白互作网络发掘枢纽基因。同时利用功能富集分析和通路分析探索AD发病过程中涉及的生物学过程和信号通路,从而为阐明阿尔兹海默病的致病机制和探索阿尔兹海默病的防治新思路提供指导。

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.

甘蔗ShPR10基因的克隆及其编码蛋白与甘蔗线条花叶病毒P1蛋白的互作研究

病程相关蛋白10(pathogenesis related protein 10,PR10)在植物抵抗病毒侵染中发挥重要作用。前期以甘蔗线条花叶病毒(Sugarcane streak mosaic virus,SCSMV)编码的RNA沉默抑制子P1为诱饵,筛选获得一个甘蔗ShPR10蛋白。为探究ShPR10在甘蔗应答SCSMV侵染过程中的功能,利用同源克隆技术克隆甘蔗ShPR10基因并对其编码蛋白进行生物信息学分析,利用绿色荧光蛋白融合表达法分析ShPR10蛋白的亚细胞定位,采用酵母双杂交和双分子荧光互补技术验证ShPR10与SCSMV P1的互作关系,采用农杆菌共浸润瞬时表达系统和Western blot技术分析ShPR10对P1沉默抑制子活性的影响。结果显示,甘蔗ShPR10基因开放阅读框全长570 bp,编码一个不稳定亲水蛋白,蛋白分子量为21.17 kD,等电点为4.77,含有一个P-loop基序,不含跨膜结构域和信号肽。ShPR10二级结构包含51.85%的无规则卷曲、35.98%的α-螺旋、7.41%的延伸链和4.76%的β-转角。ShPR10蛋白与玉米ZmPR10蛋白的氨基酸序列相似性高达91.53%,两者在进化树上聚为一个分支。ShPR10定位在细胞质和细胞核,与SCSMV P1在酵母细胞和烟草细胞中存在互作关系。ShPR10本身不具有沉默抑制子活性,其表达削弱了P1的沉默抑制子活性,但对P1蛋白的含量无明显影响。综上,ShPR10可能通过结合P1来削弱P1的沉默抑制子活性,从而提高甘蔗对SCSMV的抗性。

基于蛋白互作网络解析甘薯渣中去氢表雄酮的生物作用机制

为探究甘薯渣中主要活性成分之一去氢表雄酮(DHEA)在分子水平上的作用机制,以DHEA为研究对象,通过Stitch和ChEMBL网络数据库检索获得DHEA的作用靶点及蛋白互作信息,利用分子复合物检测算法(MCODE)对网络进行模块分析及功能注释。结果表明:DHEA的作用靶点与各种癌症和神经系统疾病相关,主要参与G蛋白偶联受体蛋白信号通路、碱基切除修复、细胞生物胺代谢和组蛋白甲基化正调控等生物过程。这一研究从分子网络水平解析了DHEA的作用机制,为开展DHEA功能活性研究提供了新的途径。

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.

基于网络药理学探讨桂枝茯苓丸治疗急性脑梗死的作用机制及体内验证

目的基于网络药理学的研究方法探讨桂枝茯苓丸治疗急性脑梗死的作用机制。方法在中药系统药理数据库及分析平台(TCMSP)数据库中收集桂枝茯苓丸的主要活性成分,设置口服利用度(OB)≥30%,类药性(DL)≥0.18为筛选条件;使用GeneCards、OMIM、DrugBank数据库收集急性脑梗死的作用靶点,获得桂枝茯苓丸与疾病的交集靶点,绘制交集韦恩图;利用BisoGenet构建PPI网络,通过Cytoscape提取核心靶点;获取关键靶点蛋白后利用Metascape进行GO功能及KEGG通路富集分析。结果利用TCMSP检索共获得桂枝茯苓丸有效成分65个,主要为槲皮素、β-谷甾醇、齿孔酸、猪苓酸C、白花素等;筛选出桂枝茯苓丸治疗急性脑梗死的关键靶点135个,包括TP53、MCM2、UBC等;涉及细胞周期信号通路、泛素介导的蛋白降解信号通路、PI3K-Akt信号通路等119条相关信号通路;分子对接结果显示多个化合物与蛋白的结合能≤8 kJ/moL;实验组的tp53、UBC基因表达量较模型组的低,PI3K、P-Akt蛋白表达量较模型组的高(P<0.05)。结论桂枝茯苓丸治疗急性脑梗死具有多通路、多靶点的特点,为今后研究桂枝茯苓丸治疗急性脑梗死的机制提供了科学的理论依据及研究思路。

槲皮素抗氧化作用的网络药理学研究

试验旨在基于网络药理学方法探讨槲皮素(quercetin)抗氧化(antioxidant)的作用机制,为进一步研究槲皮素在蛋鸡抗氧化方面的作用提供参考。在Herb2.0数据库中寻找槲皮素的有效成分和靶点,在Genecards数据库中寻找抗氧化靶点和靶蛋白互作网络(PPI),运用Metascape平台进行靶点GO功能富集和KEGG信号通路富集。结果显示,发掘槲皮素与抗氧化共同靶点122个,包括32个关键靶点,如CCND1、MAPK3、CASP3、HIF1A和VEGFA等。GO富集分析中基因的生物学过程(BP)有5022条、分子功能(MF)有675个、细胞组成(CC)有421条;KEGG富集分析结果有250条通路。研究表明,槲皮素主要通过调节癌症相关通路、高级糖基化终末产物-受体(AGE-RAGE)信号通路、血脂和动脉粥样硬化等通路发挥抗氧化作用。

基于网络药理学探究五汁饮对2型糖尿病的治疗作用

目的:运用网络药理学方法探究五汁饮治疗2型糖尿病(T2DM)作用靶点及机制。方法:通过文献检索和中药药理学系统分析平台(TCMSP)筛选五汁饮主要活性成分,利用SwissTargetPrediction数据库预测成分的潜在靶点,采用Therapeutic Target Database(TTD)、DrugBank、DISGENET、Comparative Toxicogenomics Database数据库筛选T2DM疾病相关靶点。利用STRING数据库筛选出置信度最高(得分>0.900)的靶点并通过Cytoscape 3.7.1软件建立蛋白-蛋白互作网络图。利用DAVID数据库对潜在靶点进行GO(gene ontology)富集分析及KEGG(Kyoto encyclopedia of genes and genomes)通路分析。结果:筛选出五汁饮活性成分15种及成分相关靶点182个,其中SRC、HSP90AA1、AKT1、JAK2、CDK1可能是五汁饮发挥效应的关键靶点;GO分析条目主要涉及促进细胞增殖、调控多条通路的激酶活性、调节脂质代谢等;涉及KEGG通路共计156条,主要包括调节AGE-RAGE信号通路、脂质与动脉粥样硬化、内分泌抵抗等。结论:五汁饮可能通过多种活性成分介导多靶点、多通路发挥治疗T2DM的作用。