【摘要】：蛋白質(zhì)磷酸化是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾,是生物體內(nèi)一種最基本、最普遍也是最重要的調(diào)節(jié)方式。其在細(xì)胞新陳代謝,基因表達(dá),細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等生物過程中起著非常重要的作用。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法鑒定磷酸化位點(diǎn)需要花費(fèi)較大的時(shí)間和人力,成本十分高昂。隨著高通量技術(shù)的快速發(fā)展,積累了大量的磷酸化數(shù)據(jù)。發(fā)展高效的計(jì)算方法分析和挖掘數(shù)據(jù)潛在的規(guī)律,對磷酸化修飾進(jìn)行預(yù)測,為生物實(shí)驗(yàn)提供輔助信息,有利于推動(dòng)磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展�，F(xiàn)有的計(jì)算方法大多根據(jù)蛋白質(zhì)底物氨基酸序列的局部信息進(jìn)行預(yù)測,而蛋白質(zhì)磷酸化作用是一個(gè)復(fù)雜的生物學(xué)過程,不僅僅與單一的底物局部序列有關(guān),往往也與其他關(guān)聯(lián)信息相關(guān)。本文通過構(gòu)建激酶-底物關(guān)系網(wǎng)絡(luò),并結(jié)合蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)(PPI)及其他相似性網(wǎng)絡(luò),充分考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息,對未知激酶-底物的磷酸化關(guān)系進(jìn)行有效預(yù)測。本文主要的研究內(nèi)容如下:第一,基于雙向隨機(jī)游走的激酶-底物關(guān)系預(yù)測算法。首先通過PPI網(wǎng)絡(luò)信息,計(jì)算激酶相似性和底物相似性。然后利用ClusterONE聚類算法分別對激酶相似性網(wǎng)絡(luò)和底物相似性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類,根據(jù)聚類結(jié)果對相似性進(jìn)行調(diào)整。隨后將已知的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,構(gòu)建激酶-底物異構(gòu)網(wǎng)絡(luò),并采用雙向隨機(jī)游走算法(Bi-random Walk)對激酶-底物關(guān)系進(jìn)行預(yù)測。通過十折交叉驗(yàn)證與其他預(yù)測算法進(jìn)行比較,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法表現(xiàn)出了較高的預(yù)測性能。此外,相關(guān)數(shù)據(jù)庫和科學(xué)文獻(xiàn)驗(yàn)證了本算法對激酶-底物關(guān)系預(yù)測的有效性。第二,基于矩陣補(bǔ)全的激酶-底物關(guān)系預(yù)測算法。由于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制,在現(xiàn)有的磷酸化數(shù)據(jù)中僅有一小部分激酶和底物關(guān)系是已知的,而存在大量的缺失關(guān)聯(lián)信息。為了解決這些激酶-底物關(guān)聯(lián)信息的缺失問題,我們提出了基于矩陣補(bǔ)全的激酶-底物關(guān)系預(yù)測算法。首先通過氨基酸序列的局部比對計(jì)算出激酶和底物的相似性矩陣,然后根據(jù)相似性對原始的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)整,并構(gòu)建激酶-底物異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣,最后采用矩陣補(bǔ)全(Matrix Completion)對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)鄰接矩陣中的缺失信息進(jìn)行填充,對潛在的激酶-底物關(guān)系進(jìn)行預(yù)測。采用十折交叉驗(yàn)證并得到ROC曲線來評價(jià)算法的性能。實(shí)驗(yàn)表明:與其他預(yù)測算法相比,該算法對激酶-底物關(guān)系的預(yù)測更為準(zhǔn)確有效。此外,在案例分析實(shí)驗(yàn)中,驗(yàn)證了該算法對潛在的激酶-底物關(guān)系預(yù)測的有效性。
【圖文】：

該數(shù)據(jù)庫一共收集了邋２０２７９個(gè)蛋白質(zhì)，４１５４６６個(gè)非冗余的翻譯后修飾位點(diǎn)數(shù)據(jù)，這些數(shù)逡逑據(jù)主要來源于己被生物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋了人類、老鼠等多個(gè)物種。在該逡逑數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站上提供了在線檢索功能，，如圖２－１所示，研宄人員可以根據(jù)蛋白質(zhì)名、蛋白逡逑質(zhì)類型、位點(diǎn)信息、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域、生物學(xué)功能等多種來檢索和過濾相關(guān)信息

%煎義希常埃櫻遙卞義賢跡玻村澹校校賞緲墑踴義希疲椋紓澹玻村澹校校懾澹睿澹簦鰨錚潁脲澹觶椋螅酰幔歟椋幔簦椋錚鑠義洗送�，为了藩�(jiǎng)閌莘治鲇肟蒲а芯�，ＩｎＷｅｂ]桑吞峁┝隋澹裕幔夥指粑謀荊校校墑菁義銜募�。在ＩｎＷｅｂ]桑褪菘庵�，脩┗庚_鞍字首饔枚災(zāi)潿加幸桓鮒瞇哦確種擔(dān)ǎ茫錚睿媯椋洌澹睿悖邋義希櫻悖錚潁澹�，这庚b種凳歉薟煌靄嫖錛淶腦儐中岳創(chuàng)蚍值�，贩N翟礁擼硎菊飭礁齙鞍族義現(xiàn)手淶淖饔霉叵翟澆裘�。辶x希保沖義

本文編號：2664659