蛋白質(zhì)相互作用間的信號傳遞方向?qū)ι矬w內(nèi)大多數(shù)的信號轉(zhuǎn)導是非常重要的。隨著生命科學研究的不斷深入,積累了大量的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)以及由這些數(shù)據(jù)構(gòu)成的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡,同時也出現(xiàn)了通過各種形式對蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡進行注釋的方法。然而,僅有少數(shù)研究人員用蛋白質(zhì)相互作用間的信號傳遞方向?qū)Φ鞍踪|(zhì)相互作用網(wǎng)絡進行注釋。在目前的研究中,大多數(shù)預測蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向的方法,都是從蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡出發(fā),僅考慮網(wǎng)絡的拓撲屬性,很少涉及KEGG中經(jīng)過注釋的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)。少數(shù)利用已注釋的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)的方法也是從蛋白質(zhì)相互作用出發(fā),基于GO注釋或者結(jié)構(gòu)域相互作用與蛋白質(zhì)相互作用的關系,構(gòu)建表示方向信息的特征矩陣,訓練用于分類的預測模型。然而,這些方法對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的理化特性都沒有涉及。為了解決這一問題,本研究設計了一種從蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的十種理化性質(zhì)出發(fā),預測蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向的方法,基于該方法訓練了一個用于蛋白質(zhì)相互作用方向預測的支持向量機模型,并將該模型用于蛋白質(zhì)相互作用類別預測。首先,我們利用有特定方向的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù),計算蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的十種理化性質(zhì),構(gòu)成可以表示蛋白質(zhì)相互作用方向信息的特征矩陣,并用特征矩陣訓練一個用于蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向預測的支持向量機模型,通過對比試驗和網(wǎng)格搜索算法,對支持向量機模型的核函數(shù)、懲罰因子以及核函數(shù)參數(shù)進行選擇,完成了對預測模型的優(yōu)化。然后,通過五次五倍交叉驗證,對預測模型的整體性能進行了分析,模型可以有效、穩(wěn)定用于蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向預測;與不同分類方法、不同預測方法的性能比較,進一步說明我們的預測模型的有效性;對影響預測模型精度的結(jié)構(gòu)域理化特性組合進行了研究,說明十種理化特性的必要性;通過不同物種數(shù)據(jù)集上的性能對比,發(fā)現(xiàn)預測模型在進化程度高的物種上的性能更好。我們將基于結(jié)構(gòu)域理化性質(zhì)的方法用于人類蛋白質(zhì)相互作用間的激活/抑制類別的預測,進行了相關研究,預測結(jié)果為之后蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞類別預測提供了參考�？偟膩碚f,本文提出了一種基于結(jié)構(gòu)域理化性質(zhì)信息預測蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向的方法;通過此方法建立的支持向量機模型可以有效用于蛋白質(zhì)相互作用間信號傳遞方向的預測。另外,本研究還對影響預測模型精度的結(jié)構(gòu)域理化性質(zhì)組合進行了研究,證明結(jié)構(gòu)域十種理化性質(zhì)的必要性;并將基于結(jié)構(gòu)域理化性質(zhì)的方法擴展到人類蛋白質(zhì)相互作用類別研究。這可以為研究人員利用蛋白質(zhì)相互作用方向和類別對蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡進行進一步注釋提供新的思路。
【學位單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：Q51
【部分圖文】：

太原理工大學碩士研究生學位論文體蛋白內(nèi)的相關酶活性被激活，從而使受體蛋白與和它相連接的接方式發(fā)生改變，同時使中間體的定位或者功能發(fā)生變化；進一發(fā)生變化，使相應的因子移動到細胞核內(nèi)部，控制基因的表達；胞核內(nèi)部的其他蛋白質(zhì)發(fā)生作用，使其發(fā)揮作用[1,2,9]。

細胞的生命活動中起重要作用，例如生長、分化、代物生命活動的重要途徑。隨著生命科學研究的不斷深導數(shù)據(jù)，純實驗的方法已經(jīng)不能滿足愈加復雜的信號生物信息學的方法引入信號轉(zhuǎn)導的研究中。例如：Kelly Bp 等人成功將釀酒酵母菌中的信號通路擴展到的跨物種研究[17]。這種基于信號通路的方固然很高的熟的信號通路為模板來搜尋不同物種中的信號通路，。白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡中預測信號傳導通路已經(jīng)成為該 等人提出一種線性時間算法，在幾個生物學約束條信號轉(zhuǎn)導通路[18]。劉偉等人首先提出一種基于結(jié)構(gòu)域?qū)Φ鞍踪|(zhì)相互作用網(wǎng)絡進行方向注釋；接著從方向出新的信號傳導通路[1]（圖 1-3 為劉偉等人推斷的新信

圖 1-3 酵母雙雜交技術示意圖[22]Fig 1-3 Yeast two hybrid術是 Fields 在 1989 年提出的[19]，他通過對酵母轉(zhuǎn)錄 N 端第 1-147 氨基酸殘基區(qū)和 C 端的第 768-881 氨 DNA 結(jié)合域(DNA binding domain，DNA-BD)和轉(zhuǎn)D)[20]。這兩個結(jié)構(gòu)域彼此分離，但是當他們在空間轉(zhuǎn)錄。人們將要預測的兩個蛋白質(zhì)的互補 DNA 序合區(qū)（BD）構(gòu)造新的融合蛋白，讓這兩個融合蛋個蛋白質(zhì)之間有相互作用關系，則會導致酵母激活有生物活性的轉(zhuǎn)錄因子。通過生物技術檢測轉(zhuǎn)錄之間能否相互作用。酵母雙雜交技術的具體過程而且具有較高的精確度和靈敏度的優(yōu)點，但是容易

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本文編號：2823756