基于特征的深度学习预测化合物-蛋白质相互作用的研究进展

药物研发过程中,化合物-蛋白质相互作用(compound-protein interaction,CPI)预测是发现苗头化合物、药物重定位等研究的关键技术手段。近年来,深度学习被广泛应用于CPI研究,加速了药物发现中CPI预测的发展。本文重点讨论基于特征的CPI预测模型,首先,介绍了CPI预测中常见的数据库、化合物和蛋白质的典型特征表示方法。根据建模中的关键问题,从多模态和注意力机制两个方面,对基于特征的CPI预测模型展开论述。在此基础上,选取其中12个模型,在3个经典数据集上评估了模型在分类任务和回归任务中的性能。本文总结当前该领域面临的挑战,对未来的发展方向进行展望,为CPI预测方法进一步研究提供思路。

蛋白质组学技术在硒化合物作用机制研究中的应用

硒是人体中非常重要的微量元素,其化合物的存在形式是多种多样的。硒具有很强的抗氧化、防癌抑癌作用,其作用是通过多种机制产生的。蛋白质组学的产生与发展为在蛋白质水平上探索硒化合物对机体的作用模式、功能机理、调节调控方式提供了技术支持,从而为病理研究、药物筛选、新陈代谢途径研究等提供依据。

高效液相色谱-质谱技术在蛋白质组学中的应用

蛋白质组学研究在生物医学领域发挥了重要作用,然而研究面临的主要难点在于其研究对象的复杂性和多样性。随着质谱技术的快速发展,高效液相色谱-质谱(HPLC-MS)分离分析复杂生物样品已经成为蛋白质组学研究的基础工具。蛋白质组学的研究从肽段分离,延伸到蛋白质和蛋白质复合物的分离,随着分析物的分子质量不断增大,其结构和组成复杂性也持续增加,分子特性也发生改变。面对不同的蛋白质组学研究对象,选择不同的分离模式、分离条件以及固定相参数是进行深度蛋白质组学研究的关键。本文综述了实验室常用的液相色谱分离模式,包括反相色谱(RPLC)、亲水相互作用色谱(HILIC)、疏水相互作用色谱(HIC)、离子交换色谱(IEC)和体积排阻色谱(SEC),以及其不同的组合模式与质谱联用在自下而上(bottom-up)分析、自上而下(top-down)分析、蛋白-蛋白相互作用分析中应用的研究。具体分析了色谱流动相与被分析对象之间的兼容性问题、色谱流动相与质谱兼容性问题,以及多维色谱中不同色谱模式之间流动相的兼容性问题。重点关注存在不兼容问题时研究者所提出的解决方案。此外,本文还评述了HPLC-MS结合样本前处理的方法在外泌体和单细胞蛋白质组学中的应用研究。总之,文章聚焦于近年来HPLC-MS技术在蛋白质组学中的研究进展,旨在为未来蛋白质组学领域的研究提供参考。

蛋白质结构与相互作用研究新方法--交联质谱技术

蛋白质的空间结构信息以及蛋白质间的相互作用信息对于研究蛋白质的功能有重要意义.研究蛋白质结构与相互作用的传统技术,如核磁共振技术、X射线晶体衍射技术等,对于蛋白质的纯度、结晶性和绝对量均有比较高的要求,限制了其广泛应用.交联质谱技术是近十多年来发展起来的新技术,它将质谱技术与交联技术相结合,在研究蛋白质结构与相互作用方面具有速度快、成本小、蛋白质各方面性状要求低等优势.本文就交联质谱技术各个环节的技术方法加以综述,包括交联质谱实验分离富集技术、常见交联剂特性、交联质谱数据库搜索算法、结果验证研究和交联质谱技术的应用等方面,并展望了该研究方向未来的发展.

糖-蛋白质相互作用

糖生物学被认为是生物化学领域"最后的前沿"。糖-蛋白质相互作用是信号传导、细胞黏附、病菌感染、受精、增殖、分化和免疫应答等很多细胞识别过程的基础,在生命科学中意义重大。本文综述了糖-凝集素特异性结合、细胞/细菌相关的糖-蛋白质相互作用、基因表达的相关调节和基于凝集素媒介的药物导向治疗,以及糖-蛋白质相互作用研究的电化学、压电传感、光谱学、纳米技术、微阵列技术和生物传感器等方法和器件与相关的生物医学应用进展。

β-榄香烯对人胃癌细胞SGC7901作用的蛋白质组学研究

目的探讨β-榄香烯对胃癌细胞作用的蛋白质分子基础。方法采用MTT法观察β-榄香烯对SGC7901胃癌细胞活性的影响;iTRAQ蛋白质组学筛选β-榄香烯作用SGC7901胃癌细胞蛋白质表达变化;Western blot对所筛选差异表达蛋白质进行验证。结果β-榄香烯显著抑制SGC7901胃癌细胞活性;β-榄香烯干预引起SGC7901细胞147个蛋白质表达上调,86个蛋白质表达下调。Western blot对PAK1IP1(p21-activated protein kinase-interacting protein 1)、BTF(Bcl-2-associated transcription factor 1)和TOPIIα(topoisomerase 2-alpha)表达验证显示,PAK1IP1和BTF表达上调,TOPIIα表达下调,与蛋白质组学结果一致。筛选出的差异表达蛋白所涉及信号通路主要包括核糖体信号通路、过氧化物酶体增殖物活化受体信号、细胞骨架肌动蛋白调节信号、细胞吞噬以及氨基酸的合成代谢。结论β-榄香烯对胃癌细胞具有显著的抑制作用,筛选的差异表达蛋白对研究β-榄香烯抗肿瘤作用机制具有重要的参考价值。

感官组学鉴定特征芳香化合物及其在食品分析中的应用

感官组学是以食品风味化合物为研究对象,通过仪器分析和感官分析相结合,在分子水平上研究食品风味品质的交叉学科。近年来,感官组学广泛应用于食品特征性香气成分鉴定。该文系统地综述了感官组学如何定性定量食品中的特征性芳香化合物,重点介绍了通过香气提取物稀释分析(aroma extract dilution analysis, AEDA)、气相色谱-嗅闻(gas chromatography olfactometry, GC-O)、香气重组及消除实验等技术所鉴定出的关键香气化合物的研究。深入探讨了感官组学在特性香气化合物的分析、食品产地溯源、同类型产品的差异性分析及食品加工等方面的作用,为食品从原料到产品的加工过程中香气物质变化提供理论支持,同时为开发更多风味产品提供指导。

病毒-宿主相互作用的系统生物学与宿主靶向抗病毒策略

以病毒蛋白为靶的抗病毒药物面临易产生耐药、抗病毒谱较窄等诸多问题,宿主分子靶向已经成目前抗病毒药物研究的重要策略,宿主靶标的辨识是宿主靶向药物设计的关键。病毒-宿主相互作用的系统生物学研究将成为抗病毒药物宿主靶标辨识和宿主-病毒联合靶向治疗策略设计提供有力工具。近年来通过蛋白质组学、大规模基因沉默、基因芯片等实验得到了大量的病毒感染相关宿主分子和病毒-宿主分子相互作用关系,为在病毒-宿主分子网络水平揭示病毒生存策略奠定了基础。整合病毒感染基因表达谱和人蛋白相互作用网络可以构建病毒感染激活网络,进而通过网络分析获得关键的宿主因子。正在发展的动态蛋白质组学和动态网络分析技术将为建立更加真实的病毒-宿主分子网络模型,进而辨识有效的宿主靶标提供有力工具。

六堡茶茶褐素中酚类化合物及蛋白质组分分析

本研究通过甲醇提取茶褐素,将其分为可提取部分(记为FTB)和不可提取部分(记为BTB),采用傅里叶变换红外光谱、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、蛋白质印迹和超高效液相色谱-高分辨质谱方法开展组分分析。结果表明,茶褐素为多羟基的芳香族物质,含有蛋白质、氨基酸和肽等含氮化合物;在蛋白质分子质量63~75 kDa附近具有条带,总体为弥散型的长条且可能被多酚等物质修饰;非靶向代谢组学共鉴定出297种化合物,以差异倍数(fold change,FC)>2或FC<0.5和P<0.05为标准进行筛选,发现BTB与FTB之间有137种化合物存在显著差异,主要为酚类化合物(37种);通过主成分分析和正交偏最小二乘判别分析获得了FTB与BTB的5种酚类化合物(儿茶素、2,3-二羟基苯甲酸、没食子酸、4-羟基香豆素和咖啡酸),它们不仅可以区分FTB和BTB,还有可能是茶褐素的主要不可提取酚类。本研究解析了六堡茶茶褐素的多酚谱及其特征性多酚,提出了蛋白质-多酚复合物的推论,有助于丰富黑茶茶褐素中蛋白质的相关研究,推动黑茶茶褐素的物质组成及功能活性的进一步研究。

蛋白质组学在大豆与根瘤菌相互作用中的研究进展

蛋白质（protein）是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者.机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与,没有蛋白质就没有生命.随着功能基因组学的兴起,蛋白质组学（proteomics）已成为生命科学研究的重点之一,蛋白质组学又译作蛋白质体学,是对蛋白质特别是其结构和功能的大规模研究.

用于蛋白质的分离和蛋白质组学研究的高稳定性疏水相互作用色谱柱

本文介绍了一种以硅胶为基质,修饰多功能氨基官能团的疏水相互作用色谱固定相。由于同时具有疏水和亲水配基,这种固定相在水相中的稳定性得到了改善。这种修饰还能改善蛋白/多肽分离的分辨率和柱效,同时延长色谱柱的使用寿命。

FLAG Pull-down技术筛选LASP-1相互作用蛋白

目的筛选与LASP-1蛋白发生相互作用的蛋白质。方法构建携带FLAG标签的LASP-1融合表达载体,转染人结直肠癌细胞系SW480表达FLAG-LASP-1融合蛋白,用FLAG-M2亲和柱筛选并经SDS-PAGE分析差异条带,切取差异条带酶解进行质谱鉴定。结果成功构建pcDNA3-FLAG-LASP-1真核表达载体,转染SW480细胞表达FLAG-LASP-1融合蛋白,SDS-PAGE电泳分离得到8个差异蛋白条带,质谱鉴定LASP-1相互作用蛋白78 kDa葡萄糖调控蛋白(GRP78)和热休克同源蛋白71(HSC71)。结论 GRP78、HSC71均可能与LASP-1存在相互作用,这将为进一步研究LASP-1的功能和作用机制提供依据。

比较蛋白质组学揭示茉莉酸甲酯诱导的雷公藤甲素生物合成

目的:探索雷公藤甲素生物合成途径,以提高其产量或用于合成生物学异源生产。方法:使用无标记(lable-free)比较蛋白质组学对茉莉酸甲酯(MeJA)诱导的雷公藤悬浮细胞进行测序,通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)、基因本体(GO)分析等方法,结合基因转录表达分析和基因体内功能研究,逐步筛选参与雷公藤甲素生物合成的功能基因。结果:MeJA诱导不同时间的样品组鉴定得到376个差异蛋白质,包括8个细胞色素P450酶(CYP450)、3个转录因子(TF)和2-氧戊二酸依赖的双加氧酶(2ODD)。其中CYP71BE89、CYP82AQ2和Tw2ODD基因在MeJA诱导及植物不同组织部位中,均与已知参与雷公藤甲素母核环化的二萜合酶TwTPS7(v2)和TwTPS27(v2)基因具有相似的表达模式,表明其可能与雷公藤甲素生物合成相关。进一步利用植物细胞体内功能研究,验证了CYP71BE89、CYP82AQ2和Tw2ODD基因干扰使雷公藤甲素积累分别降低了24.1%、41.4%和71.4%,表明了3个基因与雷公藤甲素生物合成直接相关。结论:利用比较蛋白质组学技术揭示了几种与雷公藤甲素生物合成相关的蛋白,进一步表征了雷公藤甲素生物合成与外源激素刺激之间的关系,并为发掘中药活性成分生物合成途径提供了一种有效方法。

基于MRI影像组学构建PD-1/PD-L1抑制剂治疗dMMR/MSI-H直肠癌疗效的预测模型

目的:探讨MRI影像组学模型在程序性细胞死亡蛋白-1(PD-1)/程序性细胞死亡-配体1(PD-L1)抑制剂联合全程新辅助治疗(TNT)局部进展期直肠癌(LARC)的疗效预测价值。方法:收集河南中医药大学第一附属医院PD-1/PD-L1抑制剂联合TNT治疗的80例错配修复基因缺陷(dMMR)/微卫星高度不稳定(MSI-H)基因型中低位LARC患者的临床和影像资料。将入组患者按7∶3比例分为训练集和测试集,提取影像组学特征,从中筛选并构建影像组学模型。描绘影像组学模型的Rad-score与病理金标准之间的受试者工作特征(ROC)曲线,计算曲线下面积(AUC),并评价模型的诊断效能。采用决策曲线分析(DCA)计算风险阈值的范围,并评估临床获益情况。收集湖南省人民医院25例dMMR/MSI-H基因型LARC患者的影像资料作为外部验证集。结果:训练集、测试集及外部验证集三者之间的临床特征无统计学差异(P>0.05)。经过降维处理、t检验及一致性检验以及LASSO交叉验证后,筛选出一阶偏度特征和体积2个特征构建影像组学模型。训练集、测试集和外部验证集的影像组学预测模型ROC曲线的AUC、灵敏度、特异度、阳性预测值和阴性预测值分别为0.920、97.1%、85.7%、91.9%、94.7%;0.885、80.0%、88.9%、92.3%、72.7%;0.875、87.5%、88.9%、93.3%、80.0%。DCA曲线显示,当风险阈值范围为0%~82%时,采用影像组学模型预测LARC患者为病理完全缓解(pCR)的获益大于将所有患者都视为pCR或者无病理完全缓解(npCR)。结论:基于MRI影像组学构建的dMMR/MSI-H型局部进展期直肠癌PD-1/PD-L1抑制剂联合全程新辅助放化疗疗效预测模型,有较大潜力为不同基因分型的直肠癌患者制定个体化治疗策略提供量化依据。

蛋白质相互作用的研究方法

生物体的生理功能主要由细胞中的蛋白质控制和调节。其中,多数蛋白质是通过与配体结合或是作为蛋白质复合物中的一部分参与细胞的代谢过程。因此,研究蛋白质间的相互作用是理解生命活动的基础。本文对现有蛋白质相互作用的研究方法和技术进行了评述。

基于肿瘤蛋白-蛋白相互作用网络的药物靶标发现（英文）

基因组学的快速发展在我们面前呈现出了一幅肿瘤基因组的总构架,但目前最大的挑战之一是怎样将这些大量基因组信息转化成针对癌症病人基因变化的有效治疗方法.针对这一挑战,美国国家癌症研究所建立了"癌症靶标研发(CTD2)联盟".作为国家联盟的一员,埃默里大学CTD2中心着重于对癌症基因功能的研究,建立蛋白-蛋白相互作用网络,以助发现新的癌症治疗靶点.为了实现这个目标,笔者团队通过高通量筛选技术和高通量信息学方法的共同应用,快速检测癌症相关蛋白的分子互相作用,并构建了与肿瘤相关的蛋白-蛋白相互作用网络(OncoPPi).此网络将癌症基因与相应的功能蛋白相接,并可用于发现与肿瘤缺陷有关的作用机制、新药物靶标和新的治疗方法.这些数据已存入Emory CTD2中心的portal网站,供大家分享.Emory中心是CTD2联盟一个重要组成部分,联盟内提供实时的数据分享,合作紧密.通过共同努力,笔者团队以及CTD2联盟的目标是发展新的一代肿瘤信号通路干扰药物,实现基因组学基础上的精准治疗.

6-苄基腺嘌呤延缓水稻衰亡效应的蛋白质组学分析

以苗期杂交水稻威优916为试验材料,分别以蒸馏水和8 mg/L 6-苄基腺嘌呤溶液培养,通过对功能叶片蛋白质组差异表达分析,以揭示养分胁迫下6-苄基腺嘌呤延缓水稻衰亡的效应及其机理。叶片全蛋白质经双向电泳分离,获得了22个响应6-苄基腺嘌呤处理的蛋白质,经质谱分析,其中15个功能得到鉴定,涉及光合作用、呼吸作用、激素代谢及逆境反应等多个代谢途径。分析结果显示,养分胁迫下,6-BA诱导了叶片中光合蛋白质、呼吸代谢相关蛋白质的表达量上调,减少衰亡发生密切相关蛋白质的积累,从而提高叶片光合能力,促进呼吸,满足植株生长对物质及能量的需求,延缓植株衰亡。

通过液质联用鉴定蛋白质相互作用方法的建立

蛋白质是生命功能的执行者，但大多数蛋白质并不能单独行使其功能，而是通过与其他蛋白质相互作用来参与细胞或组织的生理活动。蛋白质组学研究的轰轰烈烈兴起开启了人们解析各种生命活动以及生理功能的新思路，近些年已经由比较蛋白质组学研究逐渐过渡到功能蛋白质组学研究。构建蛋白质相互作用网络能展示出两种以上蛋白质之间的相互依赖性以及这些蛋白质相互作用所起到的重要生理功能。

蛋白质与蛋白质相互作用研究技术

蛋白质-蛋白质相互作用的研究是蛋白质组学的重要内容,随着研究的深入,促进了研究技术的发展和完善。本文将对研究蛋白质相互作用的技术一酵母双杂交、化学能量共振能量转移、双分子荧光互补技术、荧光能量转移技术、生物分子相互作用分析技术、蛋白质芯片等技术的特点及应用做一综述。

胃癌相关新蛋白Raf激酶抑制蛋白相互作用蛋白质的鉴定

Raf激酶抑制蛋白(RKIP)的异常表达在胃癌的发生发展中起重要的作用,为了阐明其作用机制,应用脂质体将RKIP-3xFLAG-pcDNA3.1质粒转染至SGC7901细胞,建立RKIP-3xFLAG高表达的SGC7901细胞;并利用3xFLAG标签的亲和层析技术联合质谱分析,分离、鉴定与RKIP相互作用的蛋白质,并应用免疫共沉淀联合Western-blot进一步验证质谱结果.共鉴定出66个RKIP相互作用蛋白质,功能分类包括蛋白质代谢酶类、生物氧化相关酶类,细胞骨架蛋白、分子伴侣、信号转导相关蛋白、酶解相关蛋白等.并首次证实14-3-3蛋白与RKIP存在相互作用.为阐明RKIP在胃癌发生发展中的作用机制提供了重要的线索,为胃癌的早期诊治及预后监测提供了新的靶点.