基于分层策略的凝胶图像间蛋白点匹配算法

凝胶图像间蛋白点比对分析是蛋白质组学研究的重要方法,针对凝胶图像间蛋白点人工比对工作量大和易出错等问题,提出一种基于分层策略的凝胶图像间蛋白点自动匹配算法。首先将每张凝胶图像中的蛋白点按不同灰度等级划分到对应层级中;然后根据蛋白点的灰度相关性,采用归一化互相关法对各层级蛋白点进行粗匹配;最后以粗匹配蛋白点点对作为标记特征点,采用几何相关法和相似性准则,实现蛋白点间的精确匹配。通过对国际凝胶图和Bio-Rad公司测试图等不同图源的凝胶图像进行蛋白点匹配实验,结果表明,该算法具有较高的匹配精度,其匹配误差小于4%,对不同来源和不同图像形变的凝胶图像都具有较好的稳定性。

基于区域SIFT特征的凝胶图像间蛋白点匹配算法

针对传统匹配算法对旋转和扭曲图像匹配效果不佳的问题,提出一种基于蛋白点区域SIFT(Sale Invariant Feature Transform)特征的凝胶图像间蛋白点匹配算法。首先,提取蛋白点区域SIFT特征;然后,根据SIFT特征实现蛋白点粗匹配,并采用RANSAC(Random Sample Consensu)方法剔除误匹配特征点;最后,通过计算粗匹配点集之间的TPS(Thin Plate Spline)变换关系,采用几何相关法完成蛋白点间的精匹配。通过对国际凝胶图和Bio-Rad公司测试图等不同图源的凝胶图像进行蛋白点匹配实验,结果表明,该算法具有较高的匹配精度,其匹配误差小于2.2%,对旋转和扭曲图像同样具有良好的鲁棒性。

一种二维电泳凝胶图像蛋白点数据量化和质量控制的新方法

利用计算机图像处理技术对二维电泳生成的凝胶图像进行自动分析,是近年图像处理理论在生命科学中的一个重要应用方向,其目的是快速而准确的为病理、药理等生命学科的深入研究提供量化依据。本研究基于数据处理有关理论,提出一整套蛋白点数据量化和质量控制的新算法。实验证明,该算法计算结果准确、可靠,运算速度快,具有一定的抗噪能力。

基于相似度图的凝胶图像间蛋白点特征分析

针对现有凝胶图像间蛋白点匹配方法在选择特征时,没有直观和统一标准的问题,本文提出了基于相似度图的蛋白点特征分析方法。首先给出相似度图的定义和生成方法;其次利用相似度图法分析坐标相似度、形状上下文相似度和形态参数相似度等5种常用特征的特点及优劣;最后根据特征分析结果提出一种多特征综合利用的乘积法,相比均值法具有更好的匹配效果。为验证相似度图和多特征综合乘积法的有效性,开展了多种图源的凝胶图像蛋白点匹配实验,结果表明,相似度图能够直观、有效地反映蛋白点特征的匹配性能,对多特征的选择和综合利用具有很好的指导意义。

基于标记分水岭的蛋白点检测算法

为解决经典分水岭算法的过分割问题,提出了一种基于标记分水岭的蛋白点检测算法。该算法首先对凝胶电泳图像进行预处理去除噪声、背景和条纹,然后在形态梯度图像上利用峰值法找出分水岭的内部标记,最后采用经典的分水岭方法检测出蛋白点,避免了蛋白点过分割现象。通过凝胶电泳图像的验证实验,结果表明本文算法的有效性。

基于top-hat变换与形状特征的蛋白点检测

针对凝胶图像中蛋白质点检测存在弱蛋白质点漏检和重叠蛋白质点难分离的问题,提出了一种基于top-hat变换与形状特征的弱重叠蛋白质点检测算法。采用top-hat变换算法增强弱蛋白质点区域;采用标记控制分水岭法进行粗检测,提取蛋白质点的初始轮廓;根据蛋白质形状特征,自适应设定阈值提取蛋白质点形状标记,并利用提取的标记计算形状距离图;采用基于形状距离的分水岭方法,分离重叠蛋白质点。通过不同类型真实凝胶图像的蛋白质点检测实验,结果表明,该算法具有较高的检测精度和重叠蛋白质点分离率,而且对质量不好的凝胶图像也有较好的检测效果。

基于特征点的凝胶图像蛋白点匹配算法

针对二维凝胶图像蛋白点的特征,提出一种基于特征点的蛋白点匹配算法.通过特征点的匹配实现两凝胶图像间蛋白点的精确匹配.实验结果表明,该算法具有较高的精度,对凝胶图像的蛋白点匹配具有较高的鲁棒性。

急性高原缺氧后神经元损伤的10个差异蛋白点质谱鉴定

低压缺氧可诱发严重的脑组织损伤,包括脑血流量的改变和能量代谢的异常,以及脑认知功能的障碍。中国武警后勤学院李建宇博士所在课题组进行的一项关于“Acute high-altitude hypoxic brain injury：identification of ten differential proteins”的研究,运用比较蛋白质组学技术,研究急性脑缺氧损伤条件下,大鼠脑线粒体的差异蛋白的表达,阐明急性缺氧条件下,不同缺氧时间的变化对脑线粒体蛋白生物标志物表达的影响,

急性高原缺氧后神经元损伤的10个差异蛋白点质谱鉴定

低压缺氧可诱发严重的脑组织损伤，包括脑血流量的改变和能量代谢的异常，以及脑认知功能的障碍。中国武警后勤学院李建宇博士所在课题组进行的一项关于“Acute high—altitude hypoxic brain injury：identification of ten differential proteins”的研究，运用比较蛋白质组学技术，研究急性脑缺氧损伤条件下，大鼠脑线粒体的差异蛋白的表达，阐明急性缺氧条件下，不同缺氧时间的变化对脑线粒体蛋白生物标志物表达的影响，初步筛选急性高原缺氧脑神经元损伤的生物标志物，并对其中的10个蛋白点进行了质谱鉴定，这些蛋白主要参与神经元线粒体能量代谢的调控。文章为急性高原缺氧性脑神经元损伤的药物研制与临床实验提供了针对性靶点。文章发表在《中国神经再生研究（英文版）》杂志2013年11月第31期。

动点蛋白功能的研究进展

细胞周期是一个受严格调控、高度有序的过程.大部分真核细胞不会在上一个有丝分裂完成前开始新一轮的染色体复制;不会在DNA复制完成前开始有丝分裂;也不会在姐妹染色体于赤道板上排列整齐前就开始分离.

点时间尿蛋白与尿肌酐比值在糖尿病患者脑卒中复发中的价值

目的探讨点时间尿蛋白/尿肌酐(Pro/Cr)与糖尿病(DM)患者缺血性脑卒中复发的关系。方法对154例DM首发缺血性脑卒中患者进行点时间Pro/Cr检查,根据其水平分为正常尿蛋白组(68例)与微量尿蛋白组(82例),4例被剔除;比较两组6个月、1年及2年的缺血性脑卒中复发率并分析DM卒中患者复发的危险因素。结果正常尿蛋白组6个月、1年及2年的脑卒中复发率分别为5.9%(4例)、14.7%(10例)及23.5%(16例);微量尿蛋白组分别是12.2%(10例)、39.0%(32例)及51.2%(42例);微量尿蛋白组的3个时点脑卒中复发率均比正常尿蛋白组明显升高(均P<0.05)。Logistic回归分析表明,高血压(P=0.001)、糖化血红蛋白(P=0.035)及微量蛋白尿(P=0.004)是DM患者缺血性脑卒中复发的独立危险因素。复发患者与非复发患者Pro/Cr值的比较差异显著(P<0.05)。结论点时间Pro/Cr与DM患者缺血性脑卒中复发有关,随着其数值升高,患者脑卒中复发风险增大;微量蛋白尿是糖尿病患者缺血性脑卒中复发的独立危险因素。

自身抗原核点蛋白Sp100基因克隆和真核表达

目的:克隆人核点蛋白自身抗原Sp100基因, 构建重组表达质粒,获得具有免疫学活性的纯化重组蛋白．方法:从人类肝脏cDNA文库中扩增出Sp100 的基因片段,克隆至PEGH表达载体进行诱导表达,并对表达产物进行十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)和蛋白质印迹法(Western blot)鉴定．结果:经重组质粒测序结果证实,Sp100目的基因已正确插入真核表达载体中,基因序列正确,符合表达框架;SDS-PAGE检测表达产物分别在53 ku,55 ku,52 ku,37 ku,42 ku,47 ku 处有一明显的蛋白表达条带,Western blot分析表明重组蛋白2,3,5,6具有人sp100抗原反应性．结论:本研究成功克隆人核点蛋白自身抗原 Sp100基因,并将其在酵母菌中成功表达．

二维凝胶图像一致蛋白质点集提取方法

针对凝胶图像间蛋白质点人工比对工作量大和易出错的问题,提出一种基于粗配准—精匹配的一致蛋白质点集自动提取方法。根据凝胶图像的SIFT特征匹配结果对凝胶图像进行粗配准;采用标记分水岭方法进行点检测;再根据蛋白质点的距离相似度和灰度相似度进行双向匹配,提取一致蛋白质点集。通过对多种不同来源的凝胶图像进行实验,提取一致蛋白质点集的正确率高于97%。结果表明,该方法在具有缩放、旋转、亮度和噪声差异的凝胶图像中提取一致蛋白质点集都具有较好的稳定性。

筛选和鉴定抗卵巢癌活性六肽的靶点蛋白

目的采用pull-down技术筛选乳源抗癌六肽(PGPIPN)在人卵巢癌细胞株(SKOV3)上的靶点蛋白(受体)并进行鉴定。方法以PGPIPN的序列为参照,设计出PGPIPN基因,以BamHⅠ/XhoⅠ为酶切位点,将PGPIPN基因构建到表达质粒载体pGEX-4T-1中,转化到E.coli BL21中,用诱导剂异丙基-β-D-硫代吡喃半乳糖苷(IPTG)低温诱导表达的谷胱甘肽S转移酶(GST)标签融合蛋白作为诱饵蛋白;从SKOV3中提取的总蛋白作为捕获蛋白,运用GST pulldown技术,筛选出靶点蛋白质,运用SDS-PAGE电泳进行初步鉴定,并用异硫氰酸荧光素(FITC)标记的PGPIPN孵育鉴定。结果 SDS-PAGE电泳中有两条条带,一条为诱饵蛋白,一条为目的条带,在免疫荧光显微镜下观察到荧光PGPIPN结合到该条带上。结论筛选和鉴定了PGPIPN作用于卵巢癌细胞上的靶蛋白,为研究其抗癌的作用机制及其信号转导通路奠定了基础。

质谱法在抗肿瘤靶点蛋白的外源性化学修饰研究中的应用

许多研究证明,某些具有迈克尔反应活性的化合物对于肿瘤细胞中靶点蛋白作用的化学生物学物质基础通常源于其对后者进行的化学共价修饰,从而破坏了后者正常的生物学功能并且诱导肿瘤细胞死亡。鉴于质谱法已成为研究化学小分子与生物分子共价修饰作用的一种主流手段,本文将主要综述如何采用药物分析学中的重要技术手段——质谱法进行抗肿瘤靶点蛋白的外源性化学修饰研究。

基于脂代谢靶点蛋白hPPARγ-LBD的抗肿瘤药物筛选模型的研究

目的:建立一种以脂代谢靶点蛋白hPPARγ-LBD重组蛋白进行抗肿瘤药物筛选的方法。方法:采用pReceiver-B01-PPARγ-LBD表达质粒转至E.coliBL_(21)(DE_3)细胞,进行表达与纯化得到可溶性靶点蛋白hPPARγ-LBD重组蛋白,以罗格列酮为hPPARγ-LBD的阳性配体,以GW9662作拮抗剂,采用分子排阻色谱-高效液相色谱法(SEC-HPLC)测定hPPARγ-LBD重组蛋白与配体药物的结合活性。结果:在优化条件(16℃、0.6mmol/LIPTG、诱导20h)下,能可溶性表达hPPARγ-LBD重组蛋白;经镍亲和色谱纯化后,以每升LB培养基计可获得41mg、纯度为95%的hPPARγ-LBD重组蛋白;该重组蛋白与罗格列酮特异性结合率约65%,K_d值为625nmol/L;与德氮吡格(Tetrazanbigen,TNBG)特异性结合率约60%,K_d值为1000nmol/L。结论:本文基于脂代谢靶点蛋白hPPARγ-LBD建立了抗肿瘤药物体外筛选模型的方法,该方法快速、稳定、安全及简便,能应用于抗肿瘤药物的筛选。

凝胶图像重叠蛋白质点分割算法研究

针对双向凝胶图像中的重叠蛋白质点检测,提出一种角点检测与多边形近似相结合的重叠蛋白质点分割方法。首先利用Harris角点检测法得到重叠蛋白质点的角点,然后利用角点对蛋白质点进行多边形近似并判断多边形顶点的凹凸性获得凹角点,最后通过凹点选取与匹配原则从凹角点中选取凹点并构造分离线完成对重叠蛋白质点的分割。实验结果表明该方法能准确快速地实现重叠蛋白质点的分割,尤其适用于重度重叠的蛋白质点。

基于液质联用技术研究锦红汤的化学成分及潜在靶点蛋白的预测

目的中药复方锦红汤由蒲公英[Taraxacum mongolicum Hand.-Mazz.(Taraxacum)]、大黄[RheumofficinaleBaill.(RheiRhizome)]、大血藤[Sargentodoxacuneata(Oliv.)Rehd.etWils.(Sargentodoxaceae)]三味中药组成,具有清热解毒、活血消痈的功效,临床上对感染性炎症方面的疾病具有显著治疗作用。本研究旨在揭示复方锦红汤中关键的药效物质基础和作用机制。方法首先基于液质联用的方法鉴定锦红汤及复方内各单味药的化学成分,进行初步分析。然后通过TCMSP数据库、STRING和Cytoscape平台对主要活性成分潜在作用的靶基因进行筛选和预测,最后运用AutoDockVina和PyMol软件对锦红汤中的关键活性成分与靶点蛋白质相互作用中的核心蛋白进行分子对接验证,并最终生成分子对接模型图。采用Zorbax Eclipse C_(18)色谱柱(2.1 mm×100 mm,1.8μm);以0.1%甲酸水溶液(A)和纯乙腈(B)为流动相,梯度洗脱;采用正、负离子同时检测模式整理数据并结合相关文献报道对锦红汤中成分进行初步分析。结果共分离与鉴定出锦红汤中43个化合物,其中来自大黄的化学成分最多。主要成分类型包括羧酸类、苯类和黄酮类化合物为主。并进一步发现锦红汤治疗疾病的靶点主要与调节免疫、细胞增殖和凋亡以及炎症相关。结论液质联用的方法可以准确、快速鉴定出锦红汤中主要化学成分,预测出主要活性成分可能作用的靶基因,预测其互相干预使锦红汤发挥其药理作用。本实验也为锦红汤治疗疾病提供了理论基础。

柴胡皂苷及其代谢产物潜在靶点蛋白预测和部分验证

目的以柴胡的主要药效/毒性成分柴胡皂苷(SS)及代谢产物(共30种化合物)为研究对象,预测并验证部分靶点蛋白。方法 (1)通过Pharm Mapper反向分子对接法和Sybyl X正向分子对接预测SS及其代谢产物的潜在靶点蛋白,并预测了柴胡皂苷a(SSa)与潜在靶点蛋白谷胱甘肽S转移酶A2(GST A2)间的结合模式。(2)体外实验:用SSa 0,0.03,0.06,0.13,0.25和0.50 mmol·L^(-1)处理Hepa RG细胞24 h,采用CCK-8法检测细胞存活率;Hepa RG细胞用SSa 0,0.03,0.13和0.50 mmol·L^(-1)处理24 h,GST活性检测试剂盒检测细胞GST酶活性。结果 (1)Pharm Mapper和Sybyl X预测SS及代谢产物的潜在靶点蛋白包括:GST A2、磷脂酰胆碱转移蛋白、腺苷激酶、胸苷酸合成酶、雌激素受体、雌二醇17-β-脱氢酶1、原癌基因丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶Pim1、胆汁酸受体和维A酸结合蛋白2。预测结果显示,SSa与GST A2之间对接得分最高,二者匹配良好,很可能存在相互作用。(2)体外实验:SSa能抑制Hepa RG细胞存活,呈一定的量效关系(R2=0.8848,P<0.05);随着SSa浓度升高,细胞内GST活性升高(P<0.01)。结论 SS及其代谢产物的潜在靶点蛋白为GST和磷脂酰胆碱转移蛋白等,GST可能是SSa的靶点蛋白之一。

白藜芦醇靶点蛋白质的研究

为探讨白藜芦醇在肿瘤细胞中的结合靶点蛋白质。采用亲和甄别磁珠法生物淘洗白藜芦醇的靶点蛋白质。在构建并优化了白藜芦醇结构模型的基础上,通过分子动力学优化分析白藜芦醇与其靶点蛋白质的结构模型,并且使用分子对接分析验证两者的结合作用。结果表明,亲和甄X别磁珠法直接筛选到的能与白藜芦醇的特异性结合的蛋白质是Myosin蛋白质和Actin蛋白质,并且成功构建得到了合理的白藜芦醇分子与Actin蛋白质的复合物的三维结构。通过分析白藜芦醇分子与Ac-tin蛋白活性氨基酸残基结合模式发现,残基Val30,Phe31,Pro32,Thr203,Ala204,Glu205,Pro243,Asp244,等对两者的结合都有重要贡献。白藜芦醇是通过作用于肿瘤细胞的骨架结构蛋白来干扰细胞的有丝分裂过程,从而导致肿瘤细胞的体外增殖受到抑制。