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蛋白质相互作用网络的比较生物学分析及其应用

2020-11-23阅读(1002)

蛋白质相互作用网络的比较生物学分析及其应用

论文摘要

细胞内不同组件之间存在着众多的相互作用，细胞的生命活动正是构筑在这些复杂的相互作用网络之上。后基因组时代的一个主要目标就是重构细胞内复杂的分子相互作用网络，并在此基础上理解生命构造、运作与进化的原理。近年来高通量蛋白质组技术的发展，已经为我们打开了研究蛋白质相互作用网络的大门，同时也对如何分析快速增长的大规模数据提出了挑战。正如序列分析一样，比较生物学的分析方法通常总能提示我们复杂生物学现象背后所隐藏的规律。在这种想法的驱动下，我们提出了一个进行蛋白质相互作用网络比较的计算策略NetAlign。NetAlign的目标是通过整合相互作用拓扑组织和序列相似性两重信息，来求解两个网络间互相匹配的保守网络子结构(CoNS)。我们利用NetAlign对目前最大的7个蛋白质网络(E.coli、H.pylori、S.cerevisiae、C.elegans、D.melanogaster、M.musculus和H.sapiens)进行了21组成对比较。我们的结果显示，蛋白质相互作用网络的比较，不但从网络水平揭示了不同物种间的保守性和分化事件，而且可以从网络的角度来探讨传统的生物学问题。如复合物发现、相互作用预测、蛋白质功能预测与直系同源预测等。为了满足研究者对网络水平上比较生物学工具的需要，我们实现了基于Web界面的NetAlign服务。NetAlign的出现使得大规模的在线网络比对成为可能。另外，为了实现多个蛋白质相互作用网络的比较，我们在NetAlign的基础上实现了mNetAlign数据库。该数据库允许用户在线进行跨多个物种的蛋白质相互作用网络比较分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 综述
  • 第一节 网络生物学的兴起
  • 第二节 生物网络的比较分析
  • 第二章 蛋白质相互作用网络比较的NetAlign计算框架
  • 第一节 基本策略和整体流程
  • 第二节 精确匹配的求解
  • 第三节 解的合并
  • 第四节 拓扑打分
  • 第五节 统计显著性评价
  • 第六节 讨论
  • 第三章 基因组规模的蛋白质相互作用网络比较生物学分析
  • 第一节 数据来源和预处理
  • 第二节 蛋白质相互作用网络上的物种间保守性
  • 第三节 CoNS与保守复合物
  • 第四节 蛋白质相互作用网络上的物种间分化
  • 第五节 蛋白质相互作用预测
  • 第六节 蛋白质功能预测
  • 第七节 基于网络拓扑的直系同源蛋白预测
  • 第四章 基于Web的NetAlign服务
  • 第五章 支持多物种蛋白质相互作用网络比较的mNetAlign数据库
  • 小结与展望
  • 参考文献
  • 已撰写和发表的学术论文
  • 致谢

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