磷酸化位點(diǎn)的預(yù)測(cè)分析ppt課件

1、LogoLogo磷酸化位點(diǎn)的預(yù)磷酸化位點(diǎn)的預(yù)測(cè)分析測(cè)分析 什么是蛋白質(zhì)磷酸化目錄目錄1 磷酸化的意義2 磷酸化位點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法 3 相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)42Logo1.什么是蛋白質(zhì)磷酸化什么是蛋白質(zhì)磷酸化常見的蛋白質(zhì)翻譯后修飾過程有六種 , 如泛素化 , 磷酸化 ,糖基化 ,酯基化 ,甲基化和乙?；?,其中磷酸化是蛋白質(zhì)最重要的翻譯后修飾之一，是在一系列蛋白激酶的作用下完成的，在酶和其它重要功能分子活性的發(fā)揮、第二信使傳遞和酶的級(jí)聯(lián)作用中起到重要的作用。3Logo1.什么是蛋白質(zhì)磷酸化什么是蛋白質(zhì)磷酸化指由蛋白質(zhì)激酶催化的把ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基（絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸）上的過程，或者在

2、信號(hào)作用下結(jié)合GTP，是生物體內(nèi)一種普通的調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程中起重要作用。某個(gè)信號(hào)蛋白磷酸化通常造成下游的蛋白依次發(fā)生磷酸化，形成磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)。4Logo1.1.絲氨酸的磷酸化絲氨酸的磷酸化5Logo1.2.蘇氨酸的磷酸化蘇氨酸的磷酸化6Logo1.3.酪氨酸的磷酸化酪氨酸的磷酸化7Logo2.磷酸化的意義磷酸化的意義蛋白質(zhì)的磷酸化主要集中在肽鏈中的酪氨酸、絲氨酸、蘇氨酸殘基上，這些殘基上具有游離的羥基，且本身不帶電荷，當(dāng)磷酸化作用后，蛋白質(zhì)便具有了電荷，從而使結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)一步引起蛋白質(zhì)活性的變化，這也是蛋白質(zhì)磷酸化的意義所在。磷酸化修飾是生物體內(nèi)重要的共價(jià)修飾方式之一，與信

3、號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞周期、生長(zhǎng)發(fā)育以及癌癥機(jī)理等諸多生物學(xué)問題密切相關(guān)。8Logo2.1.蛋白質(zhì)磷酸化的功能蛋白質(zhì)磷酸化的功能1)磷酸化參與酶作用機(jī)制,在此過程磷酸化為反應(yīng)性中間產(chǎn)物,如在磷酸烯醇型丙酮酸羧激酶依賴的磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)的組氨酸蛋白激酶;2)磷酸化介導(dǎo)蛋白活性,蛋白分子通過蛋白激酶發(fā)生磷酸化,如蛋白激酶A(絲氨酸和蘇氨酸殘基)或不同的受體酪氨酸激酶(酪氨酸殘基);3)天冬氨酸、谷氨酸和組氨酸的磷酸化在細(xì)菌趨化反應(yīng)的感覺性傳導(dǎo)中發(fā)生解離。9Logo3.磷酸化位點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法磷酸化位點(diǎn)的預(yù)測(cè)方法 試驗(yàn)檢測(cè)計(jì)算生物學(xué)技術(shù)10Logo3.1.試驗(yàn)檢測(cè)試驗(yàn)檢測(cè) Edman降解法MALDI-TOF-MS與

4、磷酸酯酶處理相結(jié)合源后裂解基于MALDI-TOF-MS的其他分析方法前體離子掃描中性丟失掃描逐級(jí)改變?nèi)渝F電勢(shì)31P檢測(cè)電子捕獲解離11Logo3.1.1. MALDI-TOF-MS與磷酸酯酶處理相結(jié)合與磷酸酯酶處理相結(jié)合磷酸酯酶處理后,磷酸化的肽會(huì)丟失磷酸基團(tuán)而產(chǎn)生特定質(zhì)量數(shù)的變化, MALDI-TOF-MS通過檢測(cè)這種質(zhì)量數(shù)的變化而確定磷酸化位點(diǎn)。Larsen等設(shè)計(jì)了一種可以直接在樣品靶上進(jìn)行肽混合物磷脂酶處理的方法,并評(píng)價(jià)這種方法能準(zhǔn)確鑒定磷酸化位點(diǎn),且在凝膠的帶上或點(diǎn)上應(yīng)至少有1 pmol蛋白質(zhì)存在。12Logo3.2.1.磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)Net Phos KBPG

5、04HSR04BGB99 (http:/www.cbs.dtu.dk/services/Net Phos K/) ；Pred PhosphoKLO04 (http:/www.ngri.re.kr/proteo/Pred Phospho.htm) ；DISPHOSIRB04 (/DISPHOS) ；GPSZXC04 (http:/973- ；Kinase PhosHLT05 (.tw/)。13Logo現(xiàn)有預(yù)測(cè)磷酸化位點(diǎn)系統(tǒng)所采用的方法系統(tǒng)名稱方法提取的特征NetPhosK神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)修飾位點(diǎn)鄰近

6、氨基酸序列特征及激酶種類PredPhosphoSVM修飾位點(diǎn)鄰近氨基酸序列特征及激酶種類DISPHOS基于對(duì)數(shù)回歸的線性分類器修飾位點(diǎn)鄰近氨基酸序列特征，蛋白質(zhì)disorder預(yù)測(cè)結(jié)果特征，二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果特征，理化性質(zhì)特征，激酶種類GPS基于馬爾科夫聚類算法修飾位點(diǎn)鄰近氨基酸序列相似度矩陣BLOSUM,激酶種類KinasePhosHMM模型修飾位點(diǎn)鄰近氨基酸序列特征及激酶種類3.2.2.預(yù)測(cè)系統(tǒng)所采用的方法預(yù)測(cè)系統(tǒng)所采用的方法14Logo3.2.1.主要的機(jī)器學(xué)習(xí)算法主要的機(jī)器學(xué)習(xí)算法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)( Artificial Neural Netw o rk , ANN) ；支持向量機(jī)( Sup

7、po rt Vecto r M achine , SVM) ；隱馬爾可夫模型( Hidden M arkov M odel , H M M) ；對(duì)數(shù)比回歸模型( logistic reg ressio n m odels) ；位置特異得分矩陣( position -specific scoring m atrix , PSSM) ；信息熵( Inform ation -Entropy)；貝葉斯決策理論( Bayesian decision theo ry , BDT) ；加權(quán)投票( weig hted vo ting)。15Logo3.3.蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)分析的困難蛋白質(zhì)磷酸化位點(diǎn)分析的困難蛋

8、白質(zhì)磷酸化在體內(nèi)是一種不穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)過程 ; 磷酸化蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)豐度較低 ; 磷酸化蛋白質(zhì)的磷酸基團(tuán)很容易在分離過程中丟失 ,且因其負(fù)電性而難于質(zhì)子化 。16Logo4.相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù) 1.Phosphosite (/) HCK04 ；2.Phospho Base (http:/www.cbs.dtu.dk/databases/Phospho Base/) KBB99 ；3.Phosphorylation Site Database (/xpd/xpd.htm) WKK04。17Logo

9、4.1.Phosphosite Phosphosite是由 CST(Cell Signaling Technology)開發(fā)的一個(gè)生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)。整合了所有人類和老鼠體內(nèi)磷酸化蛋白修飾位點(diǎn)信息，這些信息包括修飾位點(diǎn)發(fā)布的參考文獻(xiàn)、以修飾位點(diǎn)為中心的多肽序列、定位于哪些已知的 domains和motif、研究這些位點(diǎn)所需的抗體來(lái)源、以及一些相關(guān)鏈接。用戶可以根據(jù)磷酸化蛋白質(zhì)名稱、Swiss-Prot庫(kù)中蛋白質(zhì)ID、磷酸化修飾氨基酸殘基的名稱和在蛋白質(zhì)序列中的位置、提交者姓名、CST編號(hào)、domains或motif、氨基酸序列來(lái)查詢磷酸化蛋白質(zhì)。18Logo4.2.Phospho Base Pho

10、spho Base是磷酸化位點(diǎn)預(yù)測(cè)算法普遍采用的磷酸化蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。它整理的所有磷酸化蛋白質(zhì)修飾位點(diǎn)信息都是經(jīng)過生物實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過的，并且囊括了脊椎動(dòng)物、昆蟲、植物、細(xì)菌等多個(gè)物種及人工合成的發(fā)生磷酸化修飾的蛋白?？梢酝ㄟ^蛋白質(zhì)名稱、激酶、結(jié)合motif進(jìn)行查詢。19Logo4.3.Phosphorylation Site Database Phosphorylation Site Database 數(shù)據(jù)庫(kù)存放了原核生物的磷酸化蛋白質(zhì)。信息包含發(fā)布鑒定磷酸化蛋白質(zhì)位點(diǎn)信息的參考文獻(xiàn)以及磷酸化蛋白質(zhì)的相關(guān)信息鏈接，如Pub Med，Gen Bank, SWISS-PROT和PIR?？梢酝ㄟ^物種種類、strain、蛋白質(zhì)名稱、編碼基因名稱、修飾位點(diǎn)周圍肽序列、Phosphorylation Site Database編號(hào)來(lái)查詢感興趣的磷酸化蛋白質(zhì)。20Logo4.4. SWISS-PROT SWISS-PROT數(shù)據(jù)庫(kù)也是一個(gè)較常用磷酸化蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)源。它是由EMBL