预测分子相互作用网络及基于网络的系统生物学分析

【摘要】分子相互作用是所有细胞过程中必不可少的。对分子相互作用网络的解读不仅使我们了解基因和蛋白质的功能,也为我们理解生物体内更高层次的调控机制提供了突破口。在酿酒酵母、人类、果蝇、线虫和拟南芥中,全基因组酵母双杂交筛选和大规模的亲和纯化／质谱分析实验已经被报道。基于此建立了一些蛋白质相互作用数据库,如IntAct,BioGRID,BIND,TAIR等。然而,迄今为止还没有实验能将植物和人类的全部相互作用组描绘清楚。拟南芥和人类实验报道的分子相互作用组仍仅占所有可能的分子相互作用一小部分。经过仔细地整合选择训练测试集,整合侧面证据,调整预测模型,我们预测整合得到了拟南芥分子相互作用网络和人类的分子相互作用网络。其中,拟南芥的分子相互作用网络包括4545条实验报道的相互作用和145494条预测的相互作用,共计149900条分子相互作用,预期可覆盖24%的拟南芥所有可能的分子相互作用,并且准确率达到了40%。人类的分子相互作用网络包括155974条分子相互作用,其中有69586条是实验报道的相互作用,90208条是预测的相互作用。人类分子相互作用网络预期可覆盖22%的人类所有可能的分子相互作用,准确率达到了41%。我们基于人类和拟南芥分子相互作用网络完成了一系列系统生物学分析,主要包括分析拟南芥AraCyc代谢生物途径网络,分析人类和拟南芥的GO生物途径网络,基于分子相互作用网络预测人类和拟南芥基因功能,识别激素刺激下拟南芥表达变化不显著的关键调控基因,解析他汀诱导多发骨髓瘤细胞选择性凋亡的表达谱的并识别细胞凋亡的表型。这些系统生物学分析说明虽然我们的人类和拟南芥分子相互作用网络仅能覆盖20%左右所有可能的相互作用,但已经足以涵盖许多重要的生物系统内的功能性关系,进而支持一些系统生物学分析,得到一些新的生物学假说。
【作者】周犀；
【导师】陈新；
【作者基本信息】浙江大学，生物信息学，2013，博士
【关键词】分子相互作用；系统生物学；基因集合；机器学习；支持向量机；

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