蛋白質磷酸化組學數據的生物信息分析

《蛋白質磷酸化組學數據的生物信息分析》是依託華中科技大學，由薛宇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：蛋白質磷酸化組學數據的生物信息分析
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：薛宇
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

蛋白質磷酸化是最重要、研究最廣泛的共價修飾之一，在各種生物學過程和通路中發揮著不可替代的作用，並可逆的決定了細胞的動力學和可塑性。上游激酶可識別並修飾特定的絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基，而修飾位點能夠被上游磷酸酶識別並去磷酸化，磷酸化位點也可以通過形成對接位點從而介導蛋白質-蛋白質相互作用。傳統的實驗學方法研究磷酸化的分子機制和調控機理需要耗費大量的時間、精力和資金。近幾年來，基於高通量質譜學技術的磷酸化組學研究已鑑定了大量的磷酸化位點數據。如何從海量的組學數據中預測並分析有用的信息是本項目的關鍵科學問題。基於已有的研究基礎，申請人擬分別設計預測磷酸化位點上游激酶、磷酸酶及相互作用蛋白質的計算方法，構建整合的蛋白質磷酸化組學數據分析流程和計算平台，系統分析已有的磷酸化組學數據，獲得有價值的參考信息，將這些研究策略和方法推廣到其他修飾組學的數據分析中，並利用實驗學的方法予以部分驗證。

結題摘要

蛋白質磷酸化是最重要、研究最廣泛的翻譯後修飾之一，在各種生物學過程和通路中發揮著不可替代的作用，並可逆的決定了細胞的動力學和可塑性。上游激酶可識別並修飾特定的絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸殘基，而修飾位點能夠被上游磷酸酶識別並去磷酸化，磷酸化位點也可以通過形成對接位點從而介導蛋白質-蛋白質相互作用。傳統的實驗學方法研究磷酸化的分子機制和調控機理需要耗費大量的時間、精力和資金。近年來，基於高通量質譜學技術的磷酸化組學研究已鑑定了大量的磷酸化位點數據。如何從海量的組學數據中預測並分析有用的信息是本項目的關鍵科學問題。本項目的主要研究成果包括三個方面：(1) 磷酸化及其他修飾數據的資源整合與資料庫構建。通過文獻檢索與計算分析，我們分別構建了真核生物蛋白質激酶和磷酸酶資料庫EKPD，泛素超家族酶資料庫UUCD，中體、中心體、動點、端粒和紡錘體相關蛋白質及修飾資料庫MiCroKiTS，以及原核磷酸化蛋白質資料庫dbPSP；(2) 修飾底物及位點預測和分析工具設計。基於已有的研究從基礎，我們首先設計了激酶特異性磷酸化底物和位點的預測算法，並系統模擬和分析了磷酸化調控網路。此外，我們設計了泛素酶複合物ACP/C底物識別位點的預測工具，MHC綁定位點的計算預測工具，以及生物序列展示與可視化軟體IBS。(3) 磷酸化蛋白質組數據分析與實驗驗證。結合生物信息學分析與實驗方法，我們分析了激酶家族Plk介導的磷酸化調控機制，基於小鼠睪丸磷酸化蛋白質組模擬了激酶-底物磷酸化網路，並系統預測了重構磷酸化信號網路進而影響人類癌症易感性的遺傳變異。本項目計畫發表SCI論文5~6 篇，獲頒計算機軟體著作權登記證書2~3項。實際共發表20篇標註資助的SCI論文，其中通訊或共同通訊作者論文17篇，包括Nucleic Acids Research 5篇，Briefings in Bioinformatics 1篇，Journal of Molecular Cell Biology 1篇，Molecular & Cellular Proteomics 2篇，計算機軟體著作權登記證書5項。2013年獲中國科學報社與Elsevier“青年科學之星銅獎”，2015年獲科技部與蓋茨基金會聯合頒發的“大挑戰2015•青年科學家”，培養博士4人，碩士2人，參加國內外學術會議22次，撰寫數百篇科普類博文。