蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)方法概述(參考版)
2024-11-17 22:17本頁(yè)面
【正文】 而目前所提出的基于序列預(yù)測(cè)的方法還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足科學(xué)發(fā)展的要求。本文僅指列出了部分有代表性的常用的蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)方法，但其中支持各個(gè)方法的算法本文就不多做陳述。該方法綜合考慮了局部和全局信息，預(yù)測(cè)結(jié)果比基于序列相似性的方法更有效。首先從序列中提取疏水性、極性與電荷特性三個(gè)數(shù)字特征，并提出序列功能可能性。這個(gè)方法是很多與已知功能序列相似性很小的新蛋白質(zhì)序列得到預(yù)測(cè)，同時(shí)也增加了從序列預(yù)測(cè)功能的普及性。然后采用最鄰近聚類算法對(duì)序列集進(jìn)行測(cè)試。首先將它們由短到長(zhǎng)重新排列成一個(gè)連貫的數(shù)據(jù)集。3． 4 其他預(yù)測(cè)方法Liao［25］建立了一種不依賴于序列和結(jié)構(gòu)相似性來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)功能的新方法。雖然現(xiàn)在有很多蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)軟件( PSIPred、PredictProtein等) ，CASP 會(huì)議也一直在致力于發(fā)現(xiàn)和發(fā)展蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的高精尖方法?，F(xiàn)今比較成熟的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法有兩種: 一種是實(shí)驗(yàn)測(cè)量，包括用X 射線衍射和核磁共振成像。并用此方法來(lái)識(shí)別已知的結(jié)合口袋的配體結(jié)合的相關(guān)性，為今后在這一領(lǐng)域的工作提供了新的標(biāo)桿。以原子云代表每一個(gè)口袋，通過(guò)比對(duì)三維空間中的原子來(lái)評(píng)估兩個(gè)口袋之間的相似性，并用convolution kernel 比較所得到的結(jié)果信息。這一方法的不局限性是蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)的一大突破。Leo C等［21］對(duì)人類TＲIM 家族中TＲIM20 ( pyrin ) 和TＲIM21 兩個(gè)與疾病相關(guān)的蛋白進(jìn)行了研究，闡明了C 末端PＲYSPＲY 區(qū)域是如何影響TＲIM 的功能。所以從3D 結(jié)構(gòu)衍生了多種其他的可能預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)功能的方法結(jié)構(gòu)基序是存在于幾個(gè)相關(guān)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)蛋白的三維亞結(jié)構(gòu)，它與功能息息相關(guān)。3． 3 基于結(jié)構(gòu)信息預(yù)測(cè)最早基于結(jié)構(gòu)進(jìn)行蛋白功能注釋的方法是找到一個(gè)結(jié)構(gòu)相似的蛋白，將其功能轉(zhuǎn)移給前一個(gè)蛋白，如在蛋白序列中的情況一樣。Janusz［18］整合了發(fā)育和癌癥研究項(xiàng)目的基因表達(dá)譜和蛋白質(zhì)相互作用圖譜提供了一個(gè)有系統(tǒng)和全局代表性的組合網(wǎng)絡(luò)模塊。根據(jù)這個(gè)假設(shè)，所有短路徑的蛋白質(zhì)對(duì)聚成一類。正確定義蛋白質(zhì)之間的相似性迭代法比非迭代法顯示了更好的準(zhǔn)確度和召回率，同時(shí)可行性和有效性也得到了提高。用基于KNN 的預(yù)測(cè)算法為未注釋的蛋白質(zhì)預(yù)測(cè)一個(gè)新的功能，用這個(gè)新預(yù)測(cè)的功能代替最初的功能，再重新計(jì)算該蛋白質(zhì)和與其相鄰的蛋白質(zhì)之間的相似性，在進(jìn)行下一輪的計(jì)算。而真正的生物學(xué)過(guò)程中蛋白質(zhì)是有流動(dòng)性的，它們之間有動(dòng)態(tài)的相互作用，從而產(chǎn)生了一個(gè)外環(huán)境穩(wěn)定但內(nèi)部千變?nèi)f化的框架。并應(yīng)用此方法對(duì)鼠源蛋白質(zhì)功能進(jìn)行預(yù)測(cè)，在訓(xùn)練集合測(cè)試集中一階成功率分別為69． 1% 和70． 2%。其基本思路是: 對(duì)一個(gè)未知功能蛋白質(zhì)賦予某種功能，要使得注釋為相同功能的蛋白質(zhì)( 未注釋或者已注釋) 的連接數(shù)目最多。目前，利用相互作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能注釋主要有兩種方法，即直接注釋方( directannotation schemes) ［14 － 16］和基于模塊的方法( module － assistedschemes) ［17 － 18］。根據(jù)這些數(shù)據(jù)庫(kù)中提取的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)，人們可以構(gòu)建相應(yīng)的相互作用網(wǎng)絡(luò)。3． 2 基于相互作用網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)功能基于PPI( protein － protein interaction) 的預(yù)測(cè)方法主要用于從多個(gè)蛋白質(zhì)序列中尋找有相互作用和關(guān)聯(lián)進(jìn)化的蛋白質(zhì)或從PPI 數(shù)據(jù)庫(kù)中提取信息，預(yù)測(cè)效果依賴于基因組數(shù)目和PPI 數(shù)據(jù)庫(kù)的準(zhǔn)確程度。而蛋白質(zhì)是通過(guò)與其它蛋白質(zhì)直接或間接相互作用而執(zhí)行功能的。圖3 PSI － BLAST 搜索得到的序列相似圖譜，序列Q 經(jīng)過(guò)PSI － BLAST 搜索返回N 條序列，稱為ESG first level，對(duì)ESG first level 進(jìn)行PSI － BLAST再返回N 條序列稱為ESG second level，以此類推得到ESG multiple － level，各序列之間稱為multiple －evel neighbors。注釋就是給每條序列制定一個(gè)概率，這個(gè)概率是基于蛋白質(zhì)序列相似圖譜( 圖3) 中multiple － level neighbors 的親緣相似評(píng)分所得的。由AFP － SIG 05 ［10］和
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