简单接头蛋白PDZK1配体的鉴定，配体间功能性相互联系预测以及验证;通过整合机器学习算法预测系统高效鉴定HPV 16 E6相互作用PDZ结构域蛋白

摘要

蛋白质与蛋白质分子之间的相互作用是细胞生命活动的基础和特征，几乎所有的蛋白质都需要通过与其它蛋白质相互作用形成复合体进而发挥功能，蛋白与不同的配体蛋白结合，发挥不同的功能、参与不同的信号通路。接头蛋白在相互作用网络中占据关键位置，起“桥梁”作用，在生命调控机制中发挥重要功能。
　　 本论文主要系统全面鉴定了简单接头蛋白PDZK1在全蛋白质组学水平上的潜在配体，并且通过文献挖掘的方法对其配体间的功能上的联系进行了预测并且加以验证。
　　 PDZK1作为一种简单接头蛋白，目前仅发现四个PDZ结构域，没有其他功能性结构域的发现。在本论文中，主要运用酵母双杂交筛选随机多肽文库联合高通量验证筛选PDZ配体库在全蛋白质组水平上系统全面鉴定PDZK1所有的潜在配体蛋白。
　　 我们假设与同一个接头蛋白相互作用的配体之间存在非常大的功能上的相关性，在于它们是否可以满足其中任意一个条件。1)同一个蛋白的两个配体具有类似的功能模式。对于某一个蛋白名称和某一个生物学功能描述词语同时出现在文献中可以粗略的反映蛋白和功能之间的联系，一个蛋白名称与一系列生物学功能关键词中的某些同时出现在文献中，而另一个配体在恰恰和这些功能关键词同时出现在文献中，说明他们可能具有相同的功能模式，那就表明它们之间存在着功能上的相关性。2)两个蛋白的生物学功能具有很强的相关性。在检索时，可以通过两个描述生物学功能词语共同存在的文献数目和单独存在的文献数目之比来计算功能之间的相关系数。本研究运用MILANO(Microarray Literature-based Annotation)在线工具(http://milano.md.huji.ac.il)进行文献挖掘，并基于上述假设进行配体间具有功能性联系的预测并且对此预测体系进行准确度评价。
　　 基于文献挖掘预测体系准确度比较高的基础上，本研究将此预测体系运用到所研究蛋白PDZK1上，在酵母三杂交体系中确认了某个配体的存在可以对另一个配体与PDZK1的结合产生影响，并且在哺乳动物细胞中验证高表达的PDZK1配体D-AKAP2可以减弱PDZK1与BCR的相互作用。本研究策略可以适用于具有结合线性多肽结构域的接头蛋白的研究。
　　 本文的第二部分通过整合机器学习算法预测系统高效鉴定HPV16E6相互作用PDZ结构域蛋白。以往通过筛选等实验发现某个特定蛋白相互作用蛋白通常需要大量的时间和精力，而且通常会受到实验条件以及高丰度对低丰度抑制的影响。一种高效的方法是采用高通量算法对蛋白数据库中蛋白进行预筛来发现目标蛋白相互作用蛋白，而后通过实验证实。
　　 高危型人乳头瘤病毒Human papillomavirus HPV16E6蛋白的C末端具有PDZ结构域结合位点，具有和PDZ结构域蛋白结合的能力，而低危型人乳头瘤病毒与之相比，缺失与PDZ结构域相互作用能力。在本论文第二部分研究中，我们利用整合机器学习算法系统预测联合酵母双杂交实验鉴定HPV16E6相互作用蛋白质，证实了Veli3蛋白在酵母双杂交系统中与HPV16E6具有相互作用，提示在细胞环境中Veli3很有可能是HPV16E6相互作用蛋白质。通过这种策略也可以研究其他具有PDZ结构域结合位点病毒蛋白。

目录

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声明

第一部分：简单接头蛋白PDZK1配体的鉴定，配体间功能性相互联系预测以及验证

第一章 引言

第二章：通过酵母双杂交筛选随机多肽库联合高效验证筛选系统全面鉴定PDZK1配体

1，前言

2，材料和方法

2.1，实验材料

2.2，实验方法

2.3，实验结果

第三章：利用文献挖掘预测配体间功能相互联系的建立及其评价

1，前言：

2，材料和方法：

2.1，配体蛋白功能信息检索

2.2，文献挖掘方法：

2.3，检索具有类似功能模式配体计算方法：

2.4，通过功能相关系数发现配体问联系方法：

3，实验结果：

3.1，评价预测体系选择蛋白：

3.2，基于精确检索进行配体预测体系结果的评价：

3.3，基于模糊检索进行配体预测体系结果的评价：

3.4，利用预测体系对PDZK1配体间相互联系进行预测

3.5，对预测体系准确度评价：

第四章：文献挖掘预测的功能相关配体进行酵母三杂交实验及其细胞内验证

1，前言

2，材料和方法

2.1，酵母三杂交实验

2.2，细胞学实验

3，实验结果：

3.1，酵母三杂交验证结果：

3.2，在HeLa细胞中进行验证相互作用的阻断

第五章：讨论

参考文献：

第二部分：利用整合机器学习算法预测系统高效鉴定HPV 16 E6相互作用PDZ结构域蛋白

1，前言

2，材料和方法

2.1，整合机器学习算法预测HPV 16 E6相互作用PDZ结构域：基于matlab软件平台的PDZ domain-ligand相互作用预测系统(Version 2.0)

2.2，构建预测所得PDZ结构域酵母双杂交诱饵载体

2.3，通过酵母双杂交验证预测所得HPV 16 E6相互作用PDZ结构域

2.4，HPV 16 E6全长蛋白1和Veli 3全长蛋白原核表达质粒构建

2.5，原核表达HPV 16 E6和Veli 3蛋白

2.6 体外检测HPV 16 E6与Veli 3相互作用(His pull-down)

3，结果：

3.1，整合机器学习算法预测所得HPV 16 E6相互作用PDZ结构域

3.2，通过酵母双杂交验证预测所得HPV 16 E6相互作用PDZ结构域结果：

3.3，体外检测HPV 16 E6与Veli 3相互作用(His pull-down)结果

4，讨论：

参考文献

综述：高危型HPV的E6蛋白质与宿主的PDZ蛋白质相互作用研究进展

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在读期间学术成果

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