蛋白質(zhì)功能預(yù)測方法概述-展示頁
2024-11-17 22:17本頁面
【正文】 es respectively．Keywords: Protein Function Prediction Methods，Structal Motif， Interaction Networks，ESG1 引言基因組學和蛋白質(zhì)組學在過去十年的發(fā)展過程中產(chǎn)生了大規(guī)模的新的蛋白質(zhì)序列和試驗數(shù)據(jù)，科學家為了確定這些新序列的功能借助計算機手段進行了大量的研究［1 － 2］。本文綜合闡述了迄今為止蛋白質(zhì)功能預(yù)測的分類，大致可分為四類: ( 1) 基于序列相似性預(yù)測方法。( 3) 基于結(jié)構(gòu)相似性預(yù)測方法。2 蛋白質(zhì)功能蛋白質(zhì)功能對于客觀環(huán)境很敏感: 給定的發(fā)揮作用的空間環(huán)境不同、規(guī)定的作用時間不同都可以使蛋白質(zhì)所表現(xiàn)出來的功能是有差異性的。很明顯，這三個類型不是獨立存在的，而是如圖2 那樣等級相關(guān)的。分子功能是描述其分子生物學活性，如催化活性、結(jié)合活性，可以具體到腺苷酸環(huán)化酶活性或鐘形受體結(jié)合活性等。所以蛋白質(zhì)功能預(yù)測的最終想得到結(jié)果是: 這個新序列在細胞中充當什么組分，在哪個生物學過程中起作用，起著什么樣的作用。我們將分別列舉近年來基于這四類方法所做的蛋白質(zhì)功能預(yù)測，以及它們各自的優(yōu)勢與弱勢。最傳統(tǒng)的方法是對新序列進行BLAST 或PSI － BLAST搜索［4］，通過產(chǎn)生的E 值選擇與新序列高度相似的序列( 一般序列一致性要在40%以上［5］) ，由已知序列功能推斷出新序列的功能?；谛蛄型葱缘哪Ｐ偷慕⑦^于依賴蛋白質(zhì)之間的相似程度，所以只能適用于與功能已知蛋白質(zhì)有很高同源性的新蛋白序列的功能預(yù)測。Hawkins［8 － 9］分別通過提取Go terms 和對Goterms 評分的方法對傳統(tǒng)的PSI － BLAST 搜索進行拓展，包括從親緣關(guān)系較遠的序列進行注釋、應(yīng)用新的數(shù)據(jù)挖掘工具、功能相關(guān)矩陣、得分密切相關(guān)的注釋對，開發(fā)出可以通過降低分辨率來增加功能注釋的普及型的方法PFP( protein function prediction) 。從而不需要精準的匹配模式或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息，只需要較弱相似序列就可以推斷出新序列的功能，結(jié)果的精確度和覆蓋范圍比傳統(tǒng)的PSI － BLAST 結(jié)果高出五倍不止。圖3 ESG 方法建立的序列相似圖譜Chitale［12］于09 年建立了ESG( extended similaritygroup) 方法，此方法執(zhí)行迭代序列數(shù)據(jù)庫搜索并且對新序列進行GO terms 注釋。圖4 中用funsim( Fundamental SimulationInstruction Method ) 對PFP、Top － PSI －BLAST、ESG 三種方法進行了對比，從圖中可以看出ESG 方法所產(chǎn)生結(jié)果較好。圖4 根據(jù)funsim 打分得到的結(jié)果準確度對比基于序列的蛋白質(zhì)功能預(yù)測考慮的是獨立的蛋白質(zhì)序列，未考慮蛋白質(zhì)之間的相互作用。所以要從序列預(yù)測蛋白質(zhì)的功能應(yīng)該將與其相互作用的蛋白質(zhì)序列一同考慮在內(nèi)。由Bader 等［13］開發(fā)的Pathguide ( : / /．pathguide． org) 提供大部分PPI 相關(guān)的數(shù)據(jù)庫列表和鏈接，表1 列出了部分PPI 數(shù)據(jù)庫。在相互作用網(wǎng)絡(luò)中，一般用節(jié)點( node) 來表示蛋白質(zhì)，而連接兩個節(jié)點的邊( edge) 表示蛋白質(zhì)之間是否存在相互作用關(guān)系。3． 2． 1 直接注釋方法Vazquez［14］等首先采用基于分割的方法( cut －based approaches) 將圖論法引入蛋白質(zhì)功能注釋研究中。Hu［15］綜合考慮了PPI 信息和序列的生物化學/物理化學特征，當未注釋蛋白質(zhì)與已知功能的蛋白質(zhì)幾乎沒有序列相似性時，也可以獲得相關(guān)的PPI 信息。構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)時通常是從注釋蛋白質(zhì)到非注釋蛋白質(zhì)做一個單向的預(yù)測。Chi［16］首次將蛋白質(zhì)之間動態(tài)相互作用加入到了預(yù)測過程中，方法是先給未注釋的蛋白質(zhì)指派一個最初的功能，然后計算此蛋白質(zhì)和與其相鄰的蛋白質(zhì)之間的最初相似性。直到未注釋的蛋白質(zhì)和與其相鄰的蛋白質(zhì)之間的相似性達到一個穩(wěn)態(tài)平衡時結(jié)束。3． 2． 2 基于模塊預(yù)測方法Ｒives［17］等人就提出一個假設(shè)，認為同一個模塊中的蛋白質(zhì)成員更加可能擁有最短的
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