第九章-蛋白质相互作用网络讲解学习
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如此复杂的相互作用，哪些是有相关功能的？哪些 是“噪音”？
整体
系统
单体
部分
在研究PPIN的计算方法中面临着许多 挑战性问题。
a：为全面了解某一生物功能的机理，研究 并确定PPIN中两个节点之间相互作用的边 是需要解决的第一个重要问题，这被称为 小规模实验。
b：研究PPIN的拓扑 结构和规模，对于了 解该网络的全局性能 是非常重要的。
二、蛋白质组学
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”。
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
蛋白质相互作用：
d：生物体内的信号转导 路径、代谢路径和有关的 细胞过程是构建PPIN的骨 干。要了解细胞，研究和 建立上述路径模型也是至 关重要的。在许多信号转 导和代谢路径中都有蛋白 质相互作用。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
人类蛋白质组
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。
c：研究PPIN中蛋白质复合 体是至关重要的。一些蛋白 质可与其他多个蛋白质结合 组成蛋白质复合体。通常这 些复合体可以组成一个稳定 的单位，在一定时间内不会 发生重大变化。但也有另一 些高度动态变化的复合体可 导致细胞状态和功能的改变 。
蛋白质复合体的形态可转化为其他不同形 态，由此可以构造一种蛋白质复合体形态 演化网络。
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）
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。
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。
Protein interaction：two or more proteins (same or different) interact or form complex
蛋白质相关知识及研究蛋白质相 互作用的必要性
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。
第九章 蛋白质相互作用网络
南京师范大学 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。
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？
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。
运用生物信息学 的方法由繁入简。 研究的广度
实验分析的方 法由简入繁。 研究的深度
酵母蛋白质相互作用联络图 人蛋白质相互作用联络图
整体
系统
单体
部分
在研究PPIN的计算方法中面临着许多 挑战性问题。
a：为全面了解某一生物功能的机理，研究 并确定PPIN中两个节点之间相互作用的边 是需要解决的第一个重要问题，这被称为 小规模实验。
b：研究PPIN的拓扑 结构和规模，对于了 解该网络的全局性能 是非常重要的。
二、蛋白质组学
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”。
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Βιβλιοθήκη Baidu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。
蛋白质相互作用：
d：生物体内的信号转导 路径、代谢路径和有关的 细胞过程是构建PPIN的骨 干。要了解细胞，研究和 建立上述路径模型也是至 关重要的。在许多信号转 导和代谢路径中都有蛋白 质相互作用。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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
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。
人类蛋白质组
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。
c：研究PPIN中蛋白质复合 体是至关重要的。一些蛋白 质可与其他多个蛋白质结合 组成蛋白质复合体。通常这 些复合体可以组成一个稳定 的单位，在一定时间内不会 发生重大变化。但也有另一 些高度动态变化的复合体可 导致细胞状态和功能的改变 。
蛋白质复合体的形态可转化为其他不同形 态，由此可以构造一种蛋白质复合体形态 演化网络。
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）
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。
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。
Protein interaction：two or more proteins (same or different) interact or form complex
蛋白质相关知识及研究蛋白质相 互作用的必要性
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。
第九章 蛋白质相互作用网络
南京师范大学 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。
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？
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。
运用生物信息学 的方法由繁入简。 研究的广度
实验分析的方 法由简入繁。 研究的深度
酵母蛋白质相互作用联络图 人蛋白质相互作用联络图