[發明專利]一種代謝-蛋白互作網絡集成方法

有效

• 申請號: 201911033021.2
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110797079B
• 公開（公告）日: 2023-05-09
• 發明（設計）人: 郝彤;孫金生;郜晨晨
• 申請（專利權）人: 天津師范大學
• 主分類號: G16B15/00
• 分類號: G16B15/00;G16B45/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發明涉及生物信息學中生物網絡子領域，一種代謝?蛋白互作網絡集成方法，該方法包括代謝網絡轉換，R?P?R網絡構建，網絡對接三個步驟；代謝網絡是代謝物?代謝物之間的關系聯結而成，而蛋白互作網絡是蛋白?蛋白之間的關系聯結而成，從節點信息上來看，利用蛋白作為橋梁，找到代謝網絡和蛋白互作網絡的共性，將其集成為一個網絡。

技術領域

本發明涉及生物信息學中生物網絡子領域，具體涉及一種代謝-蛋白互作網絡集成方法。

背景技術

生物細胞網絡主要包括代謝網絡、轉錄調控網絡、信號轉導網絡、蛋白互作網絡等。近些年來，國內外的研究者們展開了基因組規模信號轉導網絡、基因調控網絡、代謝網絡模型的構建以及分析，構建出了諸多細胞網絡的數據庫。在生物領域中，圍繞著不同的生物細胞網絡模型，許多生物研究團隊已經進行了深入的研究和探討，他們應用不同的生物信息學工具對相關網絡進行分析，但隨著對單一生物網絡的深入研究，研究者們逐漸發現了單一網絡的不足之處。研究者們認識到，生物體內各組成成分(基因、蛋白質、代謝物)都是和其他組分共同作用才能體現出其功能的，單一細胞網絡的構建整理出單獨的某個組分之間的聯系，而集成網絡可以將這些單獨組分的細胞網絡聯系在一起，構成一個更大的生物網絡，能夠更好地模擬生物學中的關鍵活動，因此以單一網絡為基礎所進行的多個網絡的集成工作，已經成為生物細胞網絡研究的熱點。

網絡集成中，代謝網絡是被研究者研究的最為透徹、深入的一個細胞網絡。目前已構建的集成網絡主要集中在代謝-調控集成網絡，代謝-信號集成網絡，現在已有的細胞網絡集成方法包括RFBA(調控通量平衡分析)、PROM(代謝系統概率調控方法)法等，然而對于代謝網絡和蛋白互作網絡的集成，目前還沒有涉及到，本發明將運用一種全新方法，將代謝網絡和蛋白互作網絡集成在一起，形成一個規模更大、信息更完善的代謝-蛋白互作集成網絡。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種代謝-蛋白互作網絡集成方法，將代謝網絡和蛋白互作網絡集成，得到更完善的生物網絡。

本發明為解決背景技術中的技術問題，采用的技術方案是一種代謝-蛋白互作網絡集成方法，該技術分為代謝網絡轉換，R-P-R網絡構建，網絡對接四個步驟。

代謝網絡是代謝物-代謝物之間的關系聯結而成，而蛋白互作網絡是蛋白-蛋白之間的關系聯結而成，從節點信息上來看，二者并沒有關聯，利用蛋白作為橋梁，找到代謝網絡和蛋白互作網絡的共性，將其集成為一個網絡。

本方法的步驟為：

(1)代謝網絡轉換：通常代謝網絡是以代謝物圖的形式呈現，即以代謝物為節點，以反應為邊。為了為網絡集成做準備，首先需要將代謝網絡轉化為反應圖，即以反應為節點，以反應間的共同代謝物為邊，簡稱為R-R形式網絡。對于兩個不同的反應(R1和R2)，R1-R2關系建立的原則為：R1的產物能夠作為R2的底物。具體方法為：(a)對于整個網絡中的每一個代謝物，搜索其參與的反應，并確定其在各個反應中的位置，即作為底物或產物；(b)將含有該代謝物并作為產物的反應分別與含有該代謝物并作為底物的反應聯結起來，建立若干個反應關系對；(c)將所有反應關系對整合起來，形成以反應為節點，以代謝物為邊的代謝網絡(如圖1中的代謝網絡R-R關系)。

(2)R-P-R網絡構建：在代謝網絡中，每一個反應都是由酶催化的，而酶的本質是蛋白，因此每一個代謝反應都對應著一個或多個蛋白-反應關系(即P-R關系，如圖1中的代謝網絡P-R關系)。根據代謝網絡中蛋白(即催化酶)與反應間的催化關系，將蛋白-反應關系(P-R關系)添加到R-R網絡中，形成R-P-R代謝網絡(如圖1中的R-P-R代謝網絡)。

(3)網絡對接：在蛋白互作網絡中，包含大量蛋白-蛋白關系(即P-P關系，如圖1中的蛋白互作網絡)。比較代謝網絡和蛋白互作網絡，確定其中的共同蛋白，以該蛋白作為橋梁，將與其相關的代謝網絡中的反應-蛋白關系和蛋白互作網絡中的蛋白-蛋白關系聯結在一起，形成集成網絡(如圖1中的代謝-蛋白互作集成網絡)。