德国科学家开发出分析蛋白质-RNA互作网络的新型工具

<正>据TRendel J 2018年12月6日(Cell,2018. DOI:10.1016/j.cell.2018.11.004)报道,德国癌症研究中心等机构的科学家们通过研究首次开发出了一种新方法,能帮助分析细胞中完整的RNA蛋白网络的组成情况。所有RNA分子在完成重要任务时都需要蛋白质作为结合伴侣,RNA分子在细胞中能发挥重要的作用,比如信使RNA分子(m RNA)能够帮助将储存在DNA中的遗传信息翻译成为蛋白质。然而,其他很多RNA分子的功能或许并不是翻译蛋白质,实际上,人类细胞中仅有5%RNA才是m RNA。     

结合蛋白质互作与功能类的可分性预测蛋白质功能

当前蛋白质功能注释体系的欠完备性限制了生物学及医药研究的进一步发展和应用,有必要将基因本体功能知识体系 (GO)的功能注释信息进一步深化,把蛋白质注释到GO中更具体的功能节点.为此,提出一种结合互作信息的新的预测策略,将酵母蛋白质准确地预测到更具体的功能类中.针对GO中的每个候选预测空间来构建分类器,并选用功能类分离性指标对候选预测空间进行评价,选出该指标大于一定阈值的候选预测空间,再将父节点中的蛋白质预测到子节点中.通过扩展深化预测的范围,可将预测空间一直上溯到根节点,对蛋白质功能进行深层预测,得到很好的预测结果.以上溯两层的预测空间为例,平均真阳性率和覆盖率分别达到94.02%和95.82%.     

动脉粥样硬化分子互作网络的构建及生物学通路分析

动脉粥样硬化是由脂质在血管壁积累造成的一种复杂疾病,受多种遗传因素和环境因素影响。本文为了更好地理解动脉粥样硬化的分子调控机制,构建了与动脉粥样硬化相关的蛋白质互作网络。首先从核酸数据库和生物分子对象网络数据库(BOND)中下载相关的基因数据以及互作信息,将数据导入Cytoscape软件构建蛋白质互作网络,利用度分布挖掘Hub蛋白,借助KOBAS 2.0在线服务器来识别显著相关的通路和疾病,最后构建出与疾病相关的生物学通路网络。总之,本文挖掘出了一系列与动脉粥样硬化相关的关键分子,这些关键分子有可能成为有效预防动脉粥样硬化或相关治疗药物的新靶标。     

直系同源蛋白在蛋白质互作网络中的特性及其受到microRNA调控的特点研究

目的 直系同源蛋白具有非常重要的作用,研究其拓扑特性及其受到的microRNA调控是非常有意义的.方法 本文采用Z-score测度,利用直系同源蛋白数据、蛋白质互作网络数据和microRNA靶基因数据,研究直系同源蛋白在蛋白质互作网络中的特性,及其受到microRNA调控的特点.结果 研究结果发现直系同源蛋白在蛋白质互作网络中具有更高的连接度,其所对应的基因也受到更多的microRNA调控.结论 研究结果揭示了直系同源蛋白具有更高的功能复杂性,而且microRNA倾向于调控较保守的、在网络中具有更高连接度的蛋白质.     

序列和功能信息介导的蛋白质互作特征评价与数据库构建

目的 蛋白质相互作用研究对于理解DNA功能、基因组元件作用机制有重要意义.已有大量工作在从蛋白质-蛋白质互作的计算预测方向展开,其中蛋白质-蛋白质互作的特征起着很重要的作用.互作特征的评价及相关数据库构建仍是蛋白质互作预测的一项重要工作.方法 该文从基因、蛋白质序列、功能信息层面提取出人类蛋白质-蛋白质对的27个特征,并应用于多种分类器,利用ROC曲线对特征的性能给出了科学的评价.结果 通过研究发现逻辑回归和贝叶斯网络分类效果最好,生物过程、细胞组分、分子功能、基因表达值、组织、域间互作的可用性明显高于其他特征,同时构建了人类蛋白质互作特征数据库,供广大科研工作者使用.结论 从多角度评价了特征可用性,得到了表现较优的特征,但是对于其中一些特征,还需要进一步提高覆盖率,从而达到更好的效果.     

鼻咽癌组织与正常鼻咽上皮组织的差异磷酸化蛋白质组分析

目的：比较鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma, NPC)组织与正常鼻咽上皮组织磷酸化蛋白质组差异,筛选差异磷酸化蛋白质,为揭示NPC的发病机制提供依据。方法：采用双向凝胶电泳技术(2-DE)分离NPC组织与正常鼻咽上皮组织的总蛋白质,蛋白质转膜后与抗酪氨酸磷酸化抗体进行Western印迹分析,图像分析识别差异磷酸化蛋白质点,电喷雾-四极杆-串联质谱（ESI-Q-TOF MS/MS）鉴定差异的酪氨酸磷酸化蛋白质,采用NetPhos软件预测蛋白质的酪氨酸磷酸化位点,并采用生物信息学方法对差异磷酸化蛋白质的功能和亚细胞定位进行分析。采用Western印迹检测差异蛋白质（phosphatidylethanolamine- binding protein 1）在正常鼻咽黏膜组织和鼻咽癌组织的总蛋白质中的磷酸化水平。结果：建立了NPC组织与正常鼻咽上皮组织的酪氨酸磷酸化蛋白质表达谱,识别了25个差异酪氨酸磷酸化蛋白质,共鉴定了13个差异酪氨酸磷酸化蛋白质,其中7个蛋白质的酪氨酸磷酸化水平在NPC组织中增强,而6个蛋白质的酪氨酸磷酸化水平降低。NetPhos软件预测和生物信息学分析结果显示,13个差异蛋白质均存在酪氨酸磷酸化位点,其功能涉及物质代谢、细胞结构、细胞防御以及信号转导。与正常鼻咽黏膜组织相比较,差异蛋白phosphatidylethanolamine-binding protein 1在鼻咽癌组织中磷酸化表达水平下调。结论： 鉴定了13个可能与NPC发病相关的酪氨酸磷酸化蛋白质,为揭示NPC发病机制提供了科学论依据。     

肺的神经免疫互作

免疫系统和神经系统在器官内部或跨器官之间的互动关系越来越受到关注。这种互动不仅在科学研究中得到证实,也在日常生活中有所体现：当组织损伤或者感染时,常见的红肿、疼痛等症状即为免疫系统和神经系统相互作用的结果;在肺炎或肺部感染等疾病情况下,患者常出现嗜睡、疲劳以及食欲减退等现象。肺作为人体重要的呼吸器官,通过其独特的结构和组织进行气体交换,同时肺也是机体抵御病原体入侵的第一道防线。免疫系统和神经系统对于肺的功能和稳态维持发挥重要的调控作用,影响多种呼吸道疾病的发生和进展。本文着重关注近期肺相关免疫系统和神经系统的互动研究进展,以期启示干预神经系统和免疫系统网络在呼吸道疾病治疗中的潜在应用。     

基于创新的四维密码方法分析共调控与蛋白互作关系

【摘要】目的 基于创新的四维密码子的方法挖掘共调控且互作的基因对，研究共调控与蛋白互作之间的关联趋势。方法 我们提出了创新的基于四维密码子的关联分析方法，并把此方法应用于与结肠癌相关的2000个疾病基因。结果 发现共调控的互作蛋白对比随机情况下显著；随着共调控强度的增强，蛋白间互作趋势越来越明显。结论 基于创新的四维密码子的关联分析方法，能够研究共调控与蛋白互作的关联趋势。     

蚁群优化算法构建乳腺癌中miRNA调控的关键基因互作网络

目的筛选ER阳性乳腺癌中受miRNA调控的关键基因,以此构建乳腺癌中miRNA-mRNA互作网络,进而了解ER阳性乳腺癌的调控机制,为筛选ER阳性乳腺癌诊断预后的生物标志物和治疗靶点打下基础。方法利用MCF-7细胞系的AGO-IP(HITS-CLIP Protocol for Argonaute)高通测序实验数据,发现miRNA对mRNA的真实调控关系,并以此构建基于RNAs诱导的沉默复合体(RNA-induced silencing complex,RISCs)miRNA-mRNA调控模组。根据调控模组利用蚁群优化算法在基因互作网络中筛选关键基因,构建ER阳性乳腺癌中miRNA调控下的关键基因互作网络,并对关键基因进行功能分析。结果本研究筛选出106个关键基因,244个调控关键基因的miRNA。根据乳腺癌中miRNA调控的关键基因互作网络识别出了 YWHAG、EP300、CHEK1、SMAD2、SMAD1、SYK、FGFR1、PIK3R2、IRS1、TGFBR2、CHUK和CSDE1等12个hub基因;并发现了hsa-miR-940、hsa-miR-545-3p、hsa-miR-3065-5p、hsa-miR-15a-5p、hsa-miR-181b-5p、hsa-miR-16-5p、hsa-miR-765、hsa-miR- 4723-5p 、hsa-miR-454-3p、hsa-miR-374a-5p、hsa-miR-34a-5p、hsa-miR-30e-5p、hsa-miR-19a-3p、hsa-miR-15b-5p、hsa-miR-149-5p和hsa-miR-128-3p等16个hub miRNA。这些基因主要对肿瘤细胞的增殖、侵袭、化疗抗性、放疗抗性和耐药性起重要作用。结论本研究筛选出的关键基因及调控关键基因的miRNA对ER阳性乳腺癌的耐药性、化疗抗性、放疗抗性及肿瘤细胞的增殖、侵袭有重要调控作用,对ER阳性乳腺癌临床治疗及预后起到重要参考作用。     

基于不同标准化假设分析癌基因组甲基化谱

在处理甲基化谱时,通常采用标准化方法,强制所有样本的信号值服从同一种分布或至少具有相同的中值.然而,有研究者认为这些标准化方法可能会移除甲基化谱中的生物学信号,有必要全面评估不同的处理方法对后续分析的影响.通过配对秩和检验,分析关于4种癌型的8套甲基化谱.结果显示,并未发现癌与正常样本中的原始信号值的中值存在显著差异(P＞0.05);采用分位数标准化数据后可以多筛选出12％ ～ 28％的差异甲基化基因,而且额外找到的差异甲基化基因的改变方向可以在关于同种癌型的独立数据集中显著一致地呈现(P＜0.001),表明它们是有效的生物学信号.但是,在经过分位数标准化后筛选出的差异甲基化基因中,约有1％基因的甲基化状态与原始信号的改变方向相反.建议采用分位数标准化方法处理甲基化谱数据,但需要去除改变方向不一致的基因.     

CoIP-MS法筛选CHCHD2互作蛋白及其功能的初步分析

目的筛选氧化应激状态下CHCHD2（coiled-coil-helix-coiled-coil-helixdomain-containing2）的互作蛋白,以期挖掘出CHCHD2保护神经细胞对抗氧化应激损伤的潜在机制。方法通过Lipofectamine2000分别在人神经母细胞瘤细胞系SH-SY5Y中转染含有Flag标签的对照质粒及CHCHD2过表达质粒,用100μmol/L过氧化叔丁醇（tert-butylhydroperoxide,TBHP）或蒸馏水处理24h后,采用免疫共沉淀（CoIP）的方法富集各组细胞中与CHCHD2相结合的蛋白,SDS-PAGE跑浓缩胶,切取条带,胶内酶解后进行液相色谱-质谱联用（LC-MS/MS）分析、数据库检索及生物信息分析,筛选与CHCHD2互作的蛋白,并对功能进行初步分析。结果（1）CHCHD2具有保护SH-SY5Y细胞对抗TBHP诱导的氧化应激损伤作用;（2）CoIP-MS结果提示,不同于生理状态,在氧化应激状态下共有64个蛋白是与CHCHD2互作的特有差异表达蛋白（differentiallyexpressedproteins,DEPs）;（3）通过GO功能注释和KEGG富集分析,我们发现氧化应激状态下特有DEPs主要在外泌体和细胞浆中发挥作用,参与蛋白翻译及翻译起始等生物过程,在蛋白及poly（A）RNA结合方面发挥分子功能,并参与糖代谢过程;（4）DEPs还参与了负性调控活性氧生物合成过程和对过氧化氢的反应等抗氧化应激相关生物过程,其中肿瘤坏死因子受体相关蛋白1（tumornecrosisfactorreceptor-associatedprotein1,TRAP1）和热休克蛋白家族D成员1（heatshockproteinfamilyDmember1,HSPD1）是抗氧化应激过程中重要的候选蛋白;（5）通过蛋白互作网络分析,我们发现在氧化应激状态下特异性存在3个蛋白［Y盒结合蛋白1（Y-box-bindingprotein1,YBX1）、含TCP1分子伴侣亚基6A（chaperonincontainingTCP1subunit6A,CCT6A）和细胞色素C氧化酶装配因子4同源物（cytochromeCoxidaseassemblyfactor4homolog,COA4）］与CHCHD2有直接相互作用,也是后续需要重点关注的蛋白。结论利用CoIP-MS法成功筛选出生理状态及氧化应激状态下CHCHD2的互作蛋白,并挖掘出与其抗氧化应激过程密切相关的2个候选蛋白（TRAP1和HSPD1）及另外3个与其直接作用的候选蛋白（YBX1、CCT6A和COA4）,为进一步深入探索CHCHD2抗氧化应激作用中的生物过程及分子机制奠定基础。     

肿瘤免疫微环境与治疗互作的机制研究进展

肿瘤免疫微环境在肿瘤的发生和发展过程中扮演着关键角色,并与治疗的长期有效性密切相关。值得注意的是,除了受微环境影响,治疗的同时也会反过来主动塑造微环境的构成。近年来,借助单细胞测序等新兴技术,各种治疗手段与免疫微环境之间的相互作用以及其对治疗效果的影响在多种肿瘤中得到揭示。本文综述了原发性肿瘤免疫微环境对肿瘤疗效的影响,介绍了不同治疗方式对微环境的重塑情况,并探讨了继发性免疫微环境与肿瘤相互作用的复杂调节机制对最终治疗结局的影响。厘清肿瘤免疫微环境与治疗互作的机制对治疗效果的监控和预测,以及更优化治疗方案的制定具有重要意义。     

共调控共互作蛋白结构域的特征研究

目的研究在共调控蛋白、共互作蛋白、及同时存在共调控与共互作关系的蛋白中所包含结构域的分布特征。方法利用转录调控数据、蛋白互作数据和蛋白结构域数据,以聚集系数为测度,研究结构域在共调控集合、共互作集合以及共调控且共互作的集合中的聚集特征,并通过随机实验验证聚集特征的显著性。结果共调控集合、共互作集合以及共调控且共互作集合的聚集系数显著较高,具有显著性（P〈0．01）。结论研究表明,共调控集合、共互作集合、共调控且共互作集合更倾向于含有相同的结构域。     

蛋白互作与基因共调控的关联研究

目的 通过分析2000个人类结肠癌相关基因以及GO( gene ontology)数据库中与人类生物学过程相关的25 189个基因,揭示蛋白互作比率与基因共调控强度之间的关联趋势.方法 基于四联密码子算法提取既包含蛋白互作关系又包含共调控关系的混合模式.应用超几何分布(P≤0.05)筛选出频数大于等于5且具有统计学意义的混合模式1073个.结果 蛋白互作比率与基因共调控强度之间存在明显的正相关趋势,即随着蛋白质互作比例的增加,相关基因共调控的强度也随之增强.结论 互作蛋白(基因)倾向于被共调控.     

癌基因PPO及其同源性基因的结构分析

目的采用PPO(proliferation and phosphorylation oncogene)基因与其同源性基因的结构分析,推测PPO并验证其功能。方法利用PPO的蛋白序列寻找同源基因,比较其结构并利用蛋白免疫杂交方法证实其功能。结果克隆了PPO基因,找到了PPO基因与小鼠、果蝇、蚊子、线虫以及酵母等的同源基因,比较发现PPO在进化上非常保守。人和小鼠的氨基酸序列有许多与磷酸化有关的功能域,并发现其中某些氨基酸在进化上非常保守。进一步研究表明PPO能使ERK2和MEK磷酸化。结论PPO基因在进化上非常保守,与磷酸化功能有关。     

基于元数据的异构蛋白质-蛋白质相互作用数据库整合

研究蛋白质-蛋白质相互作用是理解生命活动的基础。在蛋白质-蛋白质相互作用的研究过程中,产生了大量来源于实验和预测的数据。这些数据存储于彼此异构的数据库中。对上述异构数据库进行数据整合是实现共享和最大限度利用已有蛋白质-蛋白质相互作用数据必须解决的关键问题。据此问题提出了基于元数据理论和查询转换方法的异构数据库整合方案,并构建了一个基于网络的蛋白质-蛋白质相互作用相关异构数据库的整合平台,成功实现了对9个蛋白质-蛋白质相互作用数据库的整合。     

GnRH缺陷疾病致病基因 RNF216互作蛋白的筛选

目的:通过酵母双杂交实验筛选与环指蛋白216(ring finger protein 216, RNF216)相互作用的蛋白,进一步阐明RNF216在GnRH缺陷疾病中的作用。方法:构建pGBKT7- RNF216重组表达载体,将其转化到Y2HGold酵母中,与人cDNA文库进行杂交,筛选与RNF216相互...     

鼻咽泡状核细胞癌的病因分析

鼻咽泡状核细胞癌的病因分析周本成，张孟良，赖晃文，罗祝泉，郭小谦，周民伟，田野，杨传红一、材料与方法搜集本科１９８７年来积累的鼻咽泡状核细胞癌活检标本２０例。用于光镜观察的２０例组织块均系１０％福马林固定，常规石蜡包埋。每例蜡块切成４μｍ厚的切片３张...     

基于质谱技术对结直肠腺癌组织表达蛋白质的分析

目的 分析结直肠腺癌蛋白质组学图谱,评价蛋白质分子作为潜在结直肠腺癌的肿瘤标志物的诊断价值。方法 本研究纳入26例结直肠腺癌患者,分别采集患者的结直肠腺癌组织和其癌旁正常组织,我们使用非标定量法(label free)对26个结直肠腺癌组织和26个匹配的正常组织进行了大规模的蛋白质组学检测,分析结直肠腺癌蛋白质组学图谱。用ROC曲线对候选肿瘤标志物进行诊断效能分析。结果 主成分分析(PCA)结果表明,肿瘤组织和正常组织的蛋白质组之间有明显的区别。我们共鉴定了3 674个蛋白,具有统计学意义的差异蛋白419个,其中包括226个上调蛋白和193个下调蛋白;筛选出2个具有诊断价值的结直肠腺癌候选标志物,RNA结合基序蛋白3(RBM3)的曲线下面积为0.793,灵敏度为80.0%,特异性为71.4%;中性粒细胞胞质因子1(NCF1)的ROC曲线下面积为0.802,灵敏度为85.7%,特异性为72.7%。结论 结直肠腺癌发生时,机体发生明显的蛋白质分子水平的变化,NCF1和RBM3可作为辅助诊断的潜在肿瘤标志物。     

基于分子互作网络探讨丹蒌片干预PI3K/AKT/NF- κB/TNF 通路防治 非酒精性脂肪肝病的机制

目的：基于分子互作网络探讨丹蒌片治疗非酒精性脂肪肝病（NAFLD）的潜在分子作用机制。方法：通过TCMSP、PubChem和PharmMapper数据库检索丹蒌片所有活性成分及潜在作用靶点,通过DisGeNET、Gene cards及TTD数据库检索NAFLD的潜在靶点,Uniprot数据库校正去重后上传至Venny2.1软件绘制韦恩图并取其交集。同时利用Cytoscape 3.7.1软件构建药物-活性成分-靶点网络图,DAVID数据库进行GO及KEGG分析,将结果进行可视化处理。取18只C57BL/6J小鼠随机分为正常组、模型组、丹蒌片组进行体内验证,取血清检测血脂水平,Western blot检测TNF通路相关蛋白,ELISA检测TNF-α、IL-6的表达水平。结果：共得到丹蒌片的141个有效活性成分,350个潜在靶点,478个NAFLD相关靶点;Venny2.1软件筛选出丹蒌片干预NAFLD的共有靶标蛋白115个,根据P≤0.01的GO注释分析得到335个BP信息,47个MF信息,32个CC信息,93个KEGG信号通路,主要涉及炎症反应、胆固醇代谢过程、胰岛素刺激的细胞反应、TN...