[發(fā)明專利]一種蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010157694.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111370068B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王建新;文驥威;李洪東
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G16B40/00
• 分類號: G16B40/00;G16B20/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 楊萍

本發(fā)明公開了一種蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方法及裝置，所述方法包括以下步驟，首先對于每個蛋白質(zhì)異構(gòu)體對，基于其在n個組織中的表達(dá)數(shù)據(jù)的皮爾遜相關(guān)系數(shù)分別確定其n個特征；然后獲取蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)，其中包括具有相互作用的蛋白質(zhì)對，對于這些蛋白質(zhì)對，篩選出僅對應(yīng)一個蛋白質(zhì)異構(gòu)體對的蛋白質(zhì)對，令其對應(yīng)的蛋白質(zhì)異構(gòu)體對的標(biāo)簽為1；利用隨機采樣方法產(chǎn)生不具有相互作用的蛋白質(zhì)對，令其對應(yīng)的所有蛋白質(zhì)異構(gòu)體對的標(biāo)簽為0；將確定了標(biāo)簽的蛋白質(zhì)異構(gòu)體對作為樣本，基于樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練預(yù)測模型；最后對于待分類的蛋白質(zhì)異構(gòu)體對，將其特征數(shù)據(jù)輸入訓(xùn)練好的預(yù)測模型，得到其預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明能夠較準(zhǔn)確的預(yù)測蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物信息學(xué)，涉及一種蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方法及裝置。

背景技術(shù)

蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用(PPI)是指兩個或多個蛋白質(zhì)分子通過非共價鍵形成蛋白質(zhì)復(fù)合物的過程。PPI是細(xì)胞生命活動的基礎(chǔ)，在生物體中，有一些蛋白質(zhì)可以以單體的形式發(fā)揮作用，但是大部分的蛋白質(zhì)都是和伴侶分子或是與其他蛋白質(zhì)一起發(fā)揮作用的。并且蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用構(gòu)成了細(xì)胞生化反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的一個主要組成部分，蛋白-蛋白互作網(wǎng)絡(luò)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對調(diào)控細(xì)胞及其信號有重要意義。

由于可變剪切過程的存在，一個基因會編碼多種蛋白質(zhì)異構(gòu)體(proteinisoform)，一個蛋白質(zhì)可能存在多個蛋白質(zhì)異構(gòu)體，相應(yīng)的一個蛋白質(zhì)對可能對應(yīng)多個蛋白質(zhì)異構(gòu)體對。例如蛋白質(zhì)A存在3種異構(gòu)體，蛋白質(zhì)B存在2種異構(gòu)體，通過排列組合，那這兩個蛋白質(zhì)之間實際可能有6種異構(gòu)體之間的相互作用。簡而言之，兩個蛋白質(zhì)相互作用的關(guān)系在異構(gòu)體水平上可能存在多種相互作用關(guān)系。正是因為可變剪切導(dǎo)致蛋白質(zhì)異構(gòu)體的多樣性，這使得蛋白質(zhì)相互作用的研究內(nèi)容變得十分復(fù)雜且具有挑戰(zhàn)性。目前的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)未對異構(gòu)體進行區(qū)分。

目前蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用研究仍處于初步研究階段,相關(guān)研究比較缺乏，進展緩慢。

目前在蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方面主要有二大類別的方法：

(1)通過生物實驗方法進行檢測：

這種傳統(tǒng)的生物實驗方法預(yù)測的結(jié)果是有一定程度的精確性的。已經(jīng)報導(dǎo)的實驗方法首先通過將同一基因的不同mRNA剪接異構(gòu)體克隆出來，然后再翻譯成為不同的蛋白質(zhì)異構(gòu)體，最后采用酵母菌雙雜交發(fā)測定蛋白質(zhì)異構(gòu)體之間的相互作用。此類實驗方法需要大量人力和實驗資源，同時還需要花費大量時間，而且僅僅能對少量的蛋白質(zhì)異構(gòu)體之間的相互作用進行預(yù)測。到目前為止，最全面的實驗僅僅獲得了來自于100多個基因的蛋白質(zhì)異構(gòu)體的相互作用數(shù)據(jù)。

(2)通過機器學(xué)習(xí)的方法進行預(yù)測：

在已發(fā)表的文獻《IIIDB:a database for isoform-isoform interactions andisoform network modules》中，研究人員利用蛋白質(zhì)異構(gòu)體對應(yīng)的RNA-sq數(shù)據(jù)、蛋白質(zhì)異構(gòu)體的表達(dá)數(shù)據(jù)作為特征，結(jié)合蛋白質(zhì)域相互作用數(shù)據(jù)，采用邏輯回歸模型(LR)構(gòu)建蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測模型，對蛋白質(zhì)異構(gòu)體之間的相互作用進行預(yù)測。相比于實驗方法，此方法能夠大量節(jié)省人力和實驗資源，并能對所有可能的蛋白質(zhì)異構(gòu)體之間的相互作用進行預(yù)測。此方法的局限在于模型未能充分利用所有蛋白質(zhì)異構(gòu)體的信息，而且邏輯回歸模型難以捕獲蛋白質(zhì)異構(gòu)體表達(dá)水平與蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用之間的非線性關(guān)系，預(yù)測準(zhǔn)確性有待進一步提高。

因此，非常有必要提出新的方案對蛋白質(zhì)異構(gòu)體間的相互作用進行預(yù)測。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方法及裝置，能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用，有效避免生物化學(xué)實驗所消耗的大量人力物力。

發(fā)明所提供的技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種蛋白質(zhì)異構(gòu)體對相互作用預(yù)測方法，包括以下步驟：