胺基酸突變對賴氨酸翻譯後修飾影響的生物信息學研究

《胺基酸突變對賴氨酸翻譯後修飾影響的生物信息學研究》是依託南昌大學，由施紹萍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：胺基酸突變對賴氨酸翻譯後修飾影響的生物信息學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：施紹萍
• 依託單位：南昌大學

項目摘要

針對重大疾病相關胺基酸突變與賴氨酸翻譯後修飾的內在關聯及研究現狀，本項目擬基於生物分析中的進化保守信息，開發一種新的簡潔高效的預測分析方法蛋白翻譯後修飾肽段富集方法PSEA，構建賴氨酸翻譯後各種修飾位點的分類預測模型；再結合網路技術進一步建立僅需輸入胺基酸序列即可對完整蛋白序列上賴氨酸的各種翻譯後修飾位點同時進行快速、精確標示的線上預測分析平台；利用該分析平台獲取影響賴氨酸翻譯後修飾的胺基酸突變數據，並採用相關生物信息分析工具進一步挖掘突變數據背後隱藏的深層信息，構建影響賴氨酸翻譯後修飾的胺基酸突變注釋信息資料庫，探討賴氨酸翻譯後修飾相關的胺基酸突變引起疾病的可能發病機制，為潛在藥物靶標篩選和藥物設計提供新思路和新角度。

結題摘要

本項目組基於生物分析中最重要的進化保守信息，發展了蛋白翻譯後修飾肽段富集方法PSEA。該方法簡單易行，無需平衡正負樣本集，能充分利用正負樣本的全部信息。將PSEA方法成功用於構建不同類型激酶特異性磷酸化位點預測模型。採用上述模型預測所有收集到的疾病相關磷酸化底物對應的激酶類型，對疾病和非疾病的磷酸化底物與激酶進行了功能富集分析和統計分析，結果顯示促分裂原活化蛋白激酶家族和糖原合成酶激酶家族更傾向於引發異常磷酸化導致相關疾病的發生。識別賴氨酸翻譯後修飾位點是闡述活細胞中賴氨酸翻譯後修飾調控機制和理解其在相關病理過程中生理功能的先決條件。從蛋白序列信息、物化屬性、進化信息和功能信息出發，採用信息增益或F打分篩選特徵向量，分別構建了賴氨酸小泛素化、琥珀醯化、羥基化、物種特異性甲基化和丙二醯化位點預測模型。與其他方法比較的獨立測試結果表明我們構建的預測模型具有較好的預測性能。項目組同步開發了上述模型的線上預測分析公共服務平台（http://bioinfo.ncu.edu. cn/Webserver.aspx），為蛋白質翻譯後修飾研究提供方便、快捷、準確的生物信息學工具。同時運用琥珀醯化預測平台識別乙醯化蛋白底物上潛在賴氨酸琥珀醯化位點，發現17.80%的乙醯化位點可能發生琥珀醯化，顯示琥珀醯化傾向與乙醯化在同位置發生原位共修飾。基於小泛素化預測平台，系統分析胺基酸突變對小泛素化位點的影響，定義了四種與小泛素化相關的胺基酸變異SUMOAMVR。探究多態性變異和與疾病有關的變異，發現4.83%的與疾病有關的突變和9.58%與多態性有關的突變是潛在的SUMOAMVR，胺基酸突變導致新增一個小泛素化位點更有可能導致疾病的發生。疾病相關與正常小泛素化蛋白的功能富集分析表明疾病有關的小泛素化底物顯著富集在癌症通路中。這些詳細分析將為揭示相關疾病的發病機制以及篩選潛在藥物靶標提供重要參考。項目已按計畫完成，在本項目的資助下，在Bioinformatics等國際重要學術刊物上發表SCI論文10篇，申請發明專利1項。