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將更多的轉向功功能蛋白質組學等新領域。高通量實驗等技術的飛速發(fā)展也為功能蛋白質組學的研究提供了新的機遇和挑戰(zhàn)。蛋白翻譯后修飾作為機體中常見的一種發(fā)生機制，在機體的多種生理調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構與功能之間的關系也不甚理想。因此發(fā)展準確且高

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，結構以及進化保守性分析為基礎，我們不僅構建了多個修飾位點預測工具，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一步對修飾相關疾病進行研究。主要工作總結如下：
　　1.系統(tǒng)的分析了人類蛋白質組范圍內(nèi)氨基酸變異對小泛素化的影響以及對疾病的潛在關聯(lián)。首先基于序列進化、結構信息和氨基酸物理化學屬性構建了預測蛋白小泛素化位點的預測模型Su

3、moPred，隨后運用該預測模型對發(fā)生變異與未發(fā)生變異的蛋白質進行一一預測，并定義SUMOAMVR為與小泛素化相關的氨基酸變異。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，并進行了詳細的分析。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)相關疾病

4、。其在線服務網(wǎng)址為：http://bioinfo.ncu.edu.cn/SUMOAMVR_Home.aspx.
　　2.構建了基于多特征融合的琥珀?；稽c在線預測工具。蛋白質琥珀酰化作為蛋白質翻譯后修飾(PTMs)的一種重要形式，在各種生命活動中起著重要的作用。盡管蛋白質琥珀?；稽c可以通過實驗方法測定，但是對于琥珀?；幕滋禺愋匀匀徊磺宄脤嶒灧椒ㄨb定蛋白質琥珀?；稽c既耗時又昂貴。采用理論的計算方法可以對蛋白質琥珀?；?/p>

5、點進行有效的預測分析，從而為相關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在線預測工具。我們通過F-Score打分對琥珀?；男蛄刑卣鳎M化相似性進行權重打分，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(SVM)進行訓練和預測。特征分析顯示提取出來的關鍵氨基酸位置對于提高琥珀?；稽c預測模型的性能具有重要推動作用。通過結合Matlab和Asp.net技術構建了在線預測平臺，服務網(wǎng)址

6、為：http://bioinfo.ncu.edu.cn/SuccFind.aspx.
　　3.蛋白質組學范疇內(nèi)系統(tǒng)的分析了功能性相關的賴氨酸原位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?；?小泛素化和乙酰化三種修飾的原位 Cros

7、stalks。從結果中，我們發(fā)現(xiàn)琥珀?；c小泛素化之間的原位Crosstalks是低表達的，而琥珀?；c小泛素化更傾向與乙?；谕粋€賴氨酸上發(fā)生相互作用并參與不同的生物過程。亞細胞定位和生化環(huán)境的進一步分析顯示不同賴氨酸修飾發(fā)生原位Crosstalks在不同亞細胞腔室和蛋白結構具有很大差異性。短期進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)出額外的進化壓力。但是，發(fā)生在共修飾位點鄰進的基因遺傳變異在一定程度上可能會影響到中心修飾從