决策树算法预测人类病毒的蛋白质磷酸化位点

蛋 白质磷酸 化是 真核细 胞 ｒ ｆ １ 最为广 泛 的蛋 白质翻 译后修饰之一 ， 据估计大致 有一 分之一的蛋 白质 能发生
磷酸化修饰 。磷酸化 介导 了多种真核细胞 内的生化／ 生 理过程 ，包括细胞 期 、新 陈代谢、神经活动 、信号转
导 以及肿瘤发生等 。 蛋ｎ质磷 酸化 足在蛋 白激酶 的催化
黄 淑 云
（ 萍 乡学院 ，江西 萍 乡 ３ ３ ７ ０ ０ ０）
摘 要 ：木 文基 ｆ决 策树 分类 算 法构 建人 类病 毒 蛋 白质磷 酸化 修饰 位 点的预 测模 型 。采用 氨基 酸物 理化 学性 质对 蛋 白质 序
列进 行特 征提 取 ，并 分析 丝氮 忮 、苏 氨酸 和酪 氨 酸磷 酸化 位 点邻近 序列 的氨 基酸 性质 。 同时考 察 ＿ 『 同分类 算法对 预测 结 果 的影响 。 通过 ｌ ０倍 交叉 验 ． 利 用决 策树 算法 预测 丝 氨酸 、 苏氨 酸和 酪氨 酸磷 酸化位 点 的 ＭＣ Ｃ 分别达 到 ７ ７ ． ３ １ ％、 ７ ５ ． ９ １ ％
酸 Ｙ） 。已有研究 汪明蛋 广 １ 质’ 的磷 酸化作用对抑制人类 病毒的复制起到重要的作用【 Ｉ 】 ， ， 例如 ，激活的蛋 白激酶 Ｐ Ｋ Ｒ 通 过 使 真 核 细 胞翻 译 起 始 因子 ２ ａ（ ｅ ｕ ｋ ａ ｒ ｙ ｏ ｔ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ２ ｃ ｔ ， Ｅ Ｉ Ｆ ２ ａ ）第 ５ １ 位丝氨酸磷 酸化，在细胞 内引起 非特异的 来 ， 通 过氨基 酸序 列预测蛋 白质磷酸化的 位点方法发展 出一系列新 的算法 ，如 ：支持 向量机、ｋ 最近邻和 隐马尔科夫模 型等。 本研 究提 出一种基于决策 树的分类算法预测人类病 毒的蛋 白质磷酸化修饰位 点。 采用 氨基酸 物理化学 性质得 到 的生化特 性作 为系统 的 输入 向最 ，系统分析磷酸化修饰位点邻近序列的特 征。
和７ １ ． ９ ４ ％，表 明奉 文提 的 ’ 法能 有效 地预 测 人类 病毒 的磷 酸化 修饰位 点 。 关键 词 ：人类 病毒 ： 蛋 白质 磷 睃化 位 点 ：决策 树
中图分 类号 ：Ｑ５ １
文 献标 识 码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ ７ ． ９ １ ４ ９（ ２ ０ １ ３） ０ ３ ． ０ ０ ４ １ ． ０ ５
人类 病毒 的发病机 制研 究和筛 选潜在 药物靶 标具有 重
要 的意 义 。
目前 ， 确定 Ｔ ａ ｕ蛋 门翻详肝修饰位点 的实验 方法主
要有质谱分析 （ ｍａ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｔ ｒ ｙ ， ＭＳ ） 、同位素标记和 免疫 印迹． 化学 发光法 等１ ２ １ 。 然 而， 通过实验方法来鉴定 病毒蛋 白质 的磷酸化修饰位 ， 仅耗时 、 成本高且效率 低 ，无法满足 蛋 白质磷酸化序 列增长 的速度 。因此，发 展 快捷 、 有效的计算方法对磷 酸化修饰 位点预测足十分
。 ４ ２・
萍 乡高等专科学校 学报
２ ０ １ ３ 年
肽链 ， 如果氨基酸残基序 列 同， 仅仅保 留一条肽链 。 根据 以上严格的筛选 过稃，最终得 到 １ ４ １ ２个丝氨 酸磷 酸化位点 、 ３ ６ １ 个苏氨 酸磷酸 化位 点和 １ ５ ６个酪氨 酸磷 酸化位点 。 为了 衡训练集 中的正负样 本，从非磷酸化 位点巾随机选取 与正样本数 目相 同的负样本 。
制 Ｒ ＮＡ病 毒的复制 。因此 ， ｒ 解 蛋 白的磷酸化作用对
的方法能有效地预测人类病毒 的磷酸化修饰位点。
２实验数据与方法 ２ ． １数据收集 根据关键词 “ Ｈｕ ｍａ ｎ ｖ ｉ ｒ ｕ ｓ ”和 “ Ｐ ｈ ｏ ｓ ｐ ｈ ｏ ｒ ｙ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ” 从Ｎ Ｃ Ｂ Ｉ 数据库 中检索实验验证的蛋 白质磷酸化位点， 获得 ３ ２ ０条蛋 白质序列 。 再通过滑动窗口提取以丝氨酸 、 苏氨酸和酪氨酸位点为中心 的 ４ １ 个连续残基肽链， 含有 磷酸化注释的肽链 为正样本，没有注释的为负样本。为 了获得高质量的、定义 明确的数据集 ，严格按照以下标 准筛选仲点数据 。首先，排除 Ｎ Ｃ Ｂ ！ 中标注含糊小清或
２ ． ２ 氨基酸物理化学性质 蛋 门质结构与 功能的特 异性和 多样性 ，在 很大程
巾ｆ 生 和疏水ｌ 生 氨基酸 ｃ １ ＝｛ Ｇ ， Ａ ， Ｖ， Ｌ ， Ｉ ， Ｍ， Ｐ ， Ｆ ， Ｗ｝ 中性和极性氨基酸 ｃ ２ ＝｛ Ｑ 。 Ｎ， Ｓ ． Ｔ 。 Ｙ ． Ｃ ｝
不确定词语的磷酸化位点，如 “ 相似 ” ，“ 潜在”或 “ 可 能” 。 然后， 移除肽链长度小于 ４ １ 个氨基 酸残基 的序列， 因为它们可能包含的信息 完全 。最后，对 比磷酸化位
收稿 日期 ：２ ０ １ ３ — ０ ４ － １ ７
作者简介：黄淑云 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 女 ，江西抚州人，硕士，助教，研究方向：化学计量学、生物信学和电化学。
第３ Ｏ卷第 ３期
Ｖ Ｏ １ ． ３ ０ ＮＯ－ ３
萍 乡高等专科学校学报
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｐｉ ｎ ｇ ｘｉ ａ ｎ ｇ Ｃｏｌ ｌ ｅ ｇｅ
２ ０ １ ３年 ６月
Ｊ ｕ ｎ ． ２ Ｏ １ ３
决 策 树 算 法 预 测 人 类 病 毒 的 蛋 白质 磷 酸 化 位 点
下 ，将 Ａ Ｔ Ｐ或 ＧＴ Ｐ巾的磷 酸基 团通过共价修饰转移到
底 物蛋 白质 的受体位 上 （ 丝氨酸 Ｓ 、苏氨 酸 Ｔ 、酪氨
通过 １ ０倍交叉验 证详细考察决策树算法与 ｋ最近邻 、
支持 向量机算法 的预测性 能， 并 同已知的预测人类病毒 磷酸化位点 的隐马尔科夫模型方法对 比， 显 本文提 山