蛋白质相互作用网络课件

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• 综上所述，蛋白质参与了生命的几乎所有过程， 例如遗传、发育、繁殖、物质和能量的代谢、应 激等。
• 揭示生物体内成千上万种蛋白质的具体功能及其 实施功能的机制，是在21世纪后基因组时代蛋白 质研究的核心内容，也是当前生物科学极富挑战 性的研究领域之一。
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二、蛋白质组学
第九章 蛋白质相互作用网络
比较基因组学与生物信息学实验室
蛋白质
• 蛋白质（protein）是一种复杂的有机化合物，也 称“多肽”，它由氨基酸分子排列的线性链所构成， 其氨基酸序列是由对应的基因序列（遗传密码） 所确定。
• 除了按照遗传密码所编码的十种标准氨基酸外， 在某些生物体中，遗传密码还包括其他氨基酸。
实验分析的方 法由简入繁。 研究的深度
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酵母蛋白质相互作用联络图 人蛋白质相互作用联络图
如此复杂的相互作用，哪些是有相关功能的？哪些 是“噪音”？
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整体
系统
单体
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部分
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在研究PPIN的计算方法中面临着许多挑战性问 题。
• 氧、脂类、维生素、矿物质与微量元素都需 要利用各种蛋白质运输到生物体需要的地方。
例如，血红蛋白质可以输送氧；脂蛋白可以 输送脂肪。
• 蛋白质还可以充当营养物质储备，例如植物 种子中的大量蛋白质，就是在萌发时用的储 备。
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4.供给能量
• 由于蛋白质中含碳、氢、氧元素，当机体需要时 ，可以被代谢系统分解，释放出能量。
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二、蛋白质组学
• 蛋白质组学是应用各种技术研究蛋白质组的一门 新兴科学。
• 其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋 白质组分、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之 间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生 命活动规律。
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三、蛋白质相互作用网络
• 蛋白质的相互作用(PPI, Protein-protein interaction) 是指蛋白质分子之间的相关性，并从生物化学、 信号转导和遗传网络的角度研究这种相关性。
• 将此内容看作是一个“蛋白质相互作用网络”（PPIN ）的尝试性定义。
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Protein interaction：two or more proteins (same or different) interact or form complex
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蛋白质相关知识及研究蛋白质相 互作用的必要性
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蛋白质
• 蛋白质残基可以在被翻译后修饰而发生化学变化， 并改变其物理、化学及生物学性能，从而改变蛋 白质的功能。
• 多个蛋白质可以组成复合体来实现某一特定功能。
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一、蛋白质的功能
蛋白质的功能很多，例如以下几种最基本的生理功 能：
• 1.组成和修复生物体 • 2.调节生物体的生理机能 • 3.运输载体 • 4.供给能量
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• 抵御外来细菌和病毒的抗体及免疫类物质，当蛋白质充足时， 一旦需要这些抗体和免疫物质在数小时内就可以增加数百倍。
• 参与细胞的信号转导，调控细胞的发育和凋亡，乃至生物体的 命运。
• 形成生物体的渗透压，引发生物体的各种活动，例如肌肉的做 功等。
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3.运输载体
• 蛋白质是生物体内很多重要的代谢物和营养 素的载体。
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1.组成和修复生物体
• 蛋白质是生物体细胞的基本构成物质。 • 人体的肌肉、内脏、皮肤、大脑、毛发、血液及骨骼等的主要
成分都是蛋白质。
• 蛋白质还可以帮助伤口血液凝固并促进其愈合。
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2.调节生物体的生理机能
构成生物体差不多所有的生命活性物质，例如：
• 催化体内各种生物化学反应的酶 • 调节机体生长、发育并行使正常生理功能的激素
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蛋白质相互作用：
1. 通过对蛋白质相互作用的研究，认识 生命活动的基本规律。（科学）
2. 利用蛋白质相互作用，发展技术，用 于研究生命活动的规律或应用性技术。 （技术）
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Hale Waihona Puke Baidu
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蛋白相互作用网络
• PPIN在许多生物过程和研究防治疾病中发挥着非常 重要的作用。
• PPIN的研究比基因网络更为复杂和困难。 • 蛋白质相互作用网络近年来明显发展较快。
• 蛋白质组学（Proteomics）主要是大规模地研究蛋 白质的结构和功能。
• 定义：在一定时间内一个细胞或一类细胞中存在 的所有蛋白质被称为蛋白质组（proteome），意 指proteins expressed by a genome，即一个细胞 或一个组织的“基因组所表达的全部蛋白质”。
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蛋白质相互作用 关系的复杂性， 超出任何个人或 特定机构的研究 能力。
如何研究蛋白质 相互作用？
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考虑到PPIN的复杂性，研究人员往往从多种方 向和视角来研究某一生物所有的蛋白质相互作用 。
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运用生物信息学 的方法由繁入简。 研究的广度
有一些蛋白质可以以单体的形式发挥 作用，但是大部分的蛋白质都是和伴 侣分子或是与其他蛋白质一起发挥作 用的。
人类蛋白质组
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基因组计划--大量的新基因不断被发现，然而单纯的基因 组DNA序列尚不能解答许多生命问题。基因是相对静态的， 而基因编码的产物—蛋白质则是动态的，具有时空性和调 节性，是生物功能的主要体现者和执行者。蛋白质的表达 水平、存在方式以及相互作用等直接与生物功能相关。
在所有生命活动中，蛋白质之间的相互作用是必不可少 的，它是细胞进行一切代谢活动的基础。细胞接受外源或 是内源的信号，通过其特有的信号途径，调节其基因的表 达，以保持其生物学特性。在这个过程中，蛋白质占有很 重要的地位，它可以调控, 介导细胞的许多生物学活性。
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为了更好地理解细胞的生物学活性， 必须很好地理解蛋白质单体和复合物 的功能，这就会涉及到蛋白质相互作 用的研究。因此，揭示蛋白质之间的 相互作用关系、建立相互作用关系的 网络图，已成为蛋白质组学研究中的 热点,也是后基因时代的难题所在。研 究蛋白质相互作用的方法也就具有更 为重要的意义。