蛋白質(zhì)相互作用PPT課件

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蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò),上節(jié)課回顧：生物網(wǎng)絡(luò)特征,生物分子網(wǎng)絡(luò)具有稀疏性 生物分子網(wǎng)絡(luò)具scale-free性質(zhì) 生物分子網(wǎng)絡(luò)具有超小世界性 生物分子網(wǎng)絡(luò)具有層次結(jié)構(gòu) 生物分子網(wǎng)絡(luò)具有度的負(fù)關(guān)聯(lián)性 生物分子網(wǎng)絡(luò)具有一定的魯棒性和適應(yīng)性,1.生物分子網(wǎng)絡(luò)具有稀疏性,生物網(wǎng)絡(luò)的稀疏性的實(shí)質(zhì)： 是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中達(dá)到某種優(yōu)化的表現(xiàn)結(jié)果。,2.生物分子網(wǎng)絡(luò)具有scale-free性質(zhì),無(wú)標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)的顯著特點(diǎn)： 多數(shù)節(jié)點(diǎn)有少量連接， 少數(shù)節(jié)點(diǎn)有大量連接。 這種特性表明： 生物分子網(wǎng)絡(luò)擁有動(dòng)態(tài)過(guò)程， 少數(shù)節(jié)點(diǎn)所代表的生物分子起到關(guān)鍵作用。 細(xì)胞的新陳代謝有著無(wú)標(biāo)度的拓?fù)鋵傩?；在代謝反應(yīng)中： 多數(shù)的代謝酶解物僅參與了1個(gè)或2個(gè)反應(yīng)， 而少數(shù)幾個(gè)酶解物則參與了眾多反應(yīng)，發(fā)揮著代謝中樞的作用。,3.生物分子網(wǎng)絡(luò)具有超小世界性,小世界網(wǎng)絡(luò)： 是指有短的平均路徑長(zhǎng)度 較大的平均聚類(lèi)系數(shù)的網(wǎng)絡(luò)。 在細(xì)胞內(nèi)新陳代謝的研究中： 均通過(guò)3或4個(gè)反應(yīng)的路徑就能夠連接多數(shù)成對(duì)的代謝物， 短的路徑長(zhǎng)度表明，對(duì)代謝物濃度的局域擾動(dòng)能夠迅速地遍及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。 由此可見(jiàn)，具有超小世界效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò) 更便于生物信息在網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)之間得到迅速傳播。,4.生物分子網(wǎng)絡(luò)具有層次結(jié)構(gòu),生物分子網(wǎng)絡(luò)大致上分成四個(gè)層次： 節(jié)點(diǎn) 模體 功能模塊 網(wǎng)絡(luò) 功能模塊： 是對(duì)生物分子網(wǎng)絡(luò)中協(xié)同運(yùn)作實(shí)現(xiàn)相對(duì)獨(dú)立生物功能的一組節(jié)點(diǎn) 模塊在生物分子網(wǎng)絡(luò)普遍存在,5. 生物分子網(wǎng)絡(luò)具有度的負(fù)關(guān)聯(lián)性,度的負(fù)關(guān)聯(lián)性； 具有度大的節(jié)點(diǎn)趨向于連接度小的節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn) 在蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡(luò)中： 度非常大的蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)不直接相連 與度比較小的蛋白質(zhì)節(jié)點(diǎn)相連接,6.生物分子網(wǎng)絡(luò)具有一定的魯棒性和適應(yīng)性,生物分子網(wǎng)絡(luò)具有魯棒性： 即對(duì)于外界環(huán)境的變化或者內(nèi)部個(gè)體之間的不相容有著一定的承受能力，這與生物分子網(wǎng)絡(luò)無(wú)標(biāo)度的拓?fù)湫再|(zhì)息息相關(guān)。擁有不同度值的節(jié)點(diǎn)對(duì)移除表型的影響差異很大。當(dāng)移除網(wǎng)絡(luò)中的多數(shù)非關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)基因時(shí)，幾乎沒(méi)有明顯的表型影響。 生物分子網(wǎng)絡(luò)也具有適應(yīng)性： 當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，也表現(xiàn)出適應(yīng)性，這些性質(zhì)的產(chǎn)生機(jī)制都是目前研究的重點(diǎn)。,9.1 蛋白質(zhì)功能,蛋白質(zhì)（protein）是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物，也稱(chēng)“多肽”，它由氨基酸分子排列的線性鏈所構(gòu)成，其氨基酸序列是由對(duì)應(yīng)的基因序列（遺傳密碼）所確定。 除了按照遺傳密碼所編碼的十種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸外，在某些生物體中，遺傳密碼還包括其他氨基酸。,蛋白質(zhì)殘基可以在被翻譯后修飾而發(fā)生化學(xué)變化，并改變其物理、化學(xué)及生物學(xué)性能，從而改變蛋白質(zhì)的功能。 多個(gè)蛋白質(zhì)可以組成復(fù)合體來(lái)實(shí)現(xiàn)某一特定功能。,蛋白質(zhì)的功能很多，例如以下幾種最基本的生理功能： 1.組成和修復(fù)生物體 2.調(diào)節(jié)生物體的生理機(jī)能 3.運(yùn)輸載體 4.供給能量,1.組成和修復(fù)生物體 蛋白質(zhì)是生物體細(xì)胞的基本構(gòu)成物質(zhì)。 人體的肌肉、內(nèi)臟、皮膚、大腦、毛發(fā)、血液及骨骼等的主要成分都是蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)還可以幫助傷口血液凝固并促進(jìn)其愈合。,2.調(diào)節(jié)生物體的生理機(jī)能 構(gòu)成生物體差不多所有的生命活性物質(zhì)，例如： 催化體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)的酶 調(diào)節(jié)機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育并行使正常生理功能的激素,抵御外來(lái)細(xì)菌和病毒的抗體及免疫類(lèi)物質(zhì)，當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)充足時(shí)，一旦需要這些抗體和免疫物質(zhì)在數(shù)小時(shí)內(nèi)就可以增加數(shù)百倍。 參與細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，調(diào)控細(xì)胞的發(fā)育和凋亡，及至生物體的命運(yùn)。 形成生物體的滲透壓，引發(fā)生物體的各種活動(dòng)，例如肌肉的做功等。,3.運(yùn)輸載體 蛋白質(zhì)是生物體內(nèi)很多重要的代謝物和營(yíng)養(yǎng)素的載體。 氧、脂類(lèi)、維生素、礦物質(zhì)與微量元素都需要利用各種蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)缴矬w需要的地方。 例如，血紅蛋白質(zhì)可以輸送氧；脂蛋白可以輸送脂肪。 蛋白質(zhì)還可以充滿(mǎn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)儲(chǔ)備，例如植物種子中的大量蛋白質(zhì)，就是在萌發(fā)時(shí)用的儲(chǔ)備。,4.供給能量 由于蛋白質(zhì)中含碳、氫、氧元素，當(dāng)機(jī)體需要時(shí)，可以被代謝系統(tǒng)分解，釋放出能量。,綜上所述，蛋白質(zhì)參與了生命的幾乎所有過(guò)程，例如遺傳、發(fā)育、繁殖、物質(zhì)和能量的代謝、應(yīng)激等。 揭示生物體內(nèi)成千上萬(wàn)種蛋白質(zhì)的具體功能及其實(shí)施功能的機(jī)制，是在21世紀(jì)后基因組時(shí)代蛋白質(zhì)研究的核心內(nèi)容，也是當(dāng)前生物科學(xué)極富挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域之一。,9. 2 蛋白質(zhì)組學(xué),蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）主要是大規(guī)模地研究蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。 定義：在一定時(shí)間內(nèi)一個(gè)細(xì)胞或一類(lèi)細(xì)胞中存在的所有蛋白質(zhì)被稱(chēng)為蛋白質(zhì)組（proteome），意指proteins expressed by a genome，即一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)組織的“基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)”。,蛋白質(zhì)組學(xué)是應(yīng)用各種技術(shù)研究蛋白質(zhì)組的一門(mén)新興科學(xué)。 其目的是從整體的角度分析細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)變化的蛋白質(zhì)組分、表達(dá)水平與修飾狀態(tài)，了解蛋白質(zhì)之間的相互作用與聯(lián)系，揭示蛋白質(zhì)功能與細(xì)胞生命活動(dòng)規(guī)律。,9. 3 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò),蛋白質(zhì)的相互作用(PPI, Protein-protein interaction)是指蛋白質(zhì)分子之間的相關(guān)性，并從生物化學(xué)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和遺傳網(wǎng)絡(luò)的角度研究這種相關(guān)性。 將此內(nèi)容看作是一個(gè)“蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)”（PPIN）的嘗試性定義。,Protein interaction：two or more proteins (same or different) interact or form complex,人類(lèi)蛋白質(zhì)組相互作用,有一些蛋白質(zhì)可以以單體的形式發(fā)揮作用，但是大部分的蛋白質(zhì)都是和伴侶分子或是與其他蛋白質(zhì)一起發(fā)揮作用的。,蛋白質(zhì)相關(guān)知識(shí)及研究蛋白質(zhì)相互作用的必要性,基因組計(jì)劃--大量的新基因不斷被發(fā)現(xiàn)，然而單純的基因組DNA序列尚不能解答許多生命問(wèn)題。基因是相對(duì)靜態(tài)的，而基因編碼的產(chǎn)物—蛋白質(zhì)則是動(dòng)態(tài)的，具有時(shí)空性和調(diào)節(jié)性，是生物功能的主要體現(xiàn)者和執(zhí)行者。蛋白質(zhì)的表達(dá)水平、存在方式以及相互作用等直接與生物功能相關(guān)。 在所有生命活動(dòng)中，蛋白質(zhì)之間的相互作用是必不可少的，它是細(xì)胞進(jìn)行一切代謝活動(dòng)的基礎(chǔ)。細(xì)胞接受外源或是內(nèi)源的信號(hào)，通過(guò)其特有的信號(hào)途徑，調(diào)節(jié)其基因的表達(dá)，以保持其生物學(xué)特性。在這個(gè)過(guò)程中，蛋白質(zhì)占有很重要的地位，它可以調(diào)控, 介導(dǎo)細(xì)胞的許多生物學(xué)活性。,,,為了更好地理解細(xì)胞的生物學(xué)活性，必須很好地理解蛋白質(zhì)單體和復(fù)合物的功能，這就會(huì)涉及到蛋白質(zhì)相互作用的研究。因此，揭示蛋白質(zhì)之間的相互作用關(guān)系、建立相互作用關(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖，已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的熱點(diǎn),也是后基因時(shí)代的難題所在。研究蛋白質(zhì)相互作用的方法也就具有更為重要的意義。,蛋白質(zhì)相互作用： 通過(guò)對(duì)蛋白質(zhì)相互作用的研究，認(rèn)識(shí)生命活動(dòng)的基本規(guī)律。（科學(xué)） 利用蛋白質(zhì)相互作用，發(fā)展技術(shù)，用于研究生命活動(dòng)的規(guī)律或應(yīng)用性技術(shù)。（技術(shù)）,PPIN在許多生物過(guò)程和研究防治疾病中發(fā)揮著非常重要的作用。 PPIN的研究比基因網(wǎng)絡(luò)更為復(fù)雜和困難。 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)近年來(lái)明顯發(fā)展較快。,,蛋白質(zhì)相互作用關(guān)系的復(fù)雜性，超出任何個(gè)人或特定機(jī)構(gòu)的研究能力。,如何研究蛋白質(zhì)相互作用？,考慮到PPIN的復(fù)雜性，研究人員往往從多種方向和視角來(lái)研究某一生物所有的蛋白質(zhì)相互作用。 而在研究PPIN的計(jì)算方法中面臨著許多挑戰(zhàn)性問(wèn)題。,運(yùn)用生物信息學(xué)的方法由繁入簡(jiǎn)。研究的廣度,實(shí)驗(yàn)分析的方法由簡(jiǎn)入繁。研究的深度,研究蛋白質(zhì)相互作用的表象與其生物學(xué)意義的關(guān)系和其中的規(guī)律 蛋白質(zhì)相互作用是一種表象，通過(guò)表象分析規(guī)律，是研究蛋白質(zhì)相互作用的核心 從“種瓜得瓜，種豆得豆”到孟德?tīng)栠z傳定律 現(xiàn)象 科學(xué)問(wèn)題 研究方法和技術(shù),,,酵母蛋白質(zhì)相互作用聯(lián)絡(luò)圖,人蛋白質(zhì)相互作用聯(lián)絡(luò)圖,如此復(fù)雜的相互作用，哪些是有相關(guān)功能的？哪些是“噪音”？,整體,系統(tǒng),部分,單體,在研究PPIN的計(jì)算方法中面臨著許多挑戰(zhàn)性問(wèn)題。,,,a：為全面了解某一生物功能的機(jī)理，研究并確定PPIN中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間相互作用的邊是需要解決的第一個(gè)重要問(wèn)題，這被稱(chēng)為小規(guī)模實(shí)驗(yàn)。,b：研究PPIN的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和規(guī)模，對(duì)于了解該網(wǎng)絡(luò)的全局性能是非常重要的。,c：研究PPIN中蛋白質(zhì)復(fù)合體是至關(guān)重要的。一些蛋白質(zhì)可與其他多個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)合組成蛋白質(zhì)復(fù)合體。通常這些復(fù)合體可以組成一個(gè)穩(wěn)定的單位，在一定時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生重大變化。但也有另一些高度動(dòng)態(tài)變化的復(fù)合體可導(dǎo)致細(xì)胞狀態(tài)和功能的改變。,c：蛋白質(zhì)復(fù)合體的形態(tài)可轉(zhuǎn)化為其他不同形態(tài)，由此可以構(gòu)造一種蛋白質(zhì)復(fù)合體形態(tài)演化網(wǎng)絡(luò)。,d：生物體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)路徑、代謝路徑和有關(guān)的細(xì)胞過(guò)程是構(gòu)建PPIN的骨干。要了解細(xì)胞，研究和建立上述路徑模型也是至關(guān)重要的。在許多信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和代謝路徑中都有蛋白質(zhì)相互作用。,e：可根據(jù)蛋白質(zhì)相互作用的關(guān)系來(lái)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的功能。預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)功能是目前計(jì)算生物學(xué)的一個(gè)最重要的任務(wù)。利用數(shù)據(jù)模型和計(jì)算方法，可以直接從蛋白質(zhì)序列預(yù)測(cè)PPIN的結(jié)構(gòu)、功能及其動(dòng)力學(xué)機(jī)制。,例如，基于假設(shè)鄰近蛋白質(zhì)具有相似性的聚類(lèi)方法，統(tǒng)計(jì)“投票”方法，全局預(yù)測(cè)方法，表達(dá)譜分析的最短距離方法，概率方法，馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)方法和信息傳遞方法等各種方法。,,9. 4 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中的模體和模塊,生物中的一個(gè)有趣現(xiàn)象是直系同源（orthologous）蛋白質(zhì)可以在物種的進(jìn)化過(guò)程中保留生物功能。 因此，這些直系同源蛋白質(zhì)所組成的模體可以很好地揭示這些蛋白質(zhì)在特定生物功能中的作用和重要性。,為揭示蛋白質(zhì)的進(jìn)化率和它所在的模體之間的關(guān)系，研究者對(duì)釀酒酵母的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析。 分別識(shí)別了其中的兩節(jié)點(diǎn)、三節(jié)點(diǎn)和四節(jié)點(diǎn)的所組成的模體。 認(rèn)為如果由于進(jìn)化壓力來(lái)維持特定模體的話，模體中的組成蛋白應(yīng)該是進(jìn)化保守的并且在其他物種中具有直系同源性。,他們研究了678個(gè)蛋白質(zhì)，且在五個(gè)其他物種中都分別具有一個(gè)直系同源蛋白。 五個(gè)物種：擬南芥、果蠅、小鼠、線蟲(chóng)和人。,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同的模體中的蛋白質(zhì)具有不同的保守率。 只有不到5%的三節(jié)點(diǎn)組成的線性模體其組成蛋白質(zhì)在五個(gè)物種中是完全保守的，而47%的五節(jié)點(diǎn)組成的完全連通的模體在五個(gè)物種中是完全保守的。這些結(jié)果說(shuō)明直系同源蛋白在酵母蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)中不是隨機(jī)分布的，而是保守模體的基本組成使得這些模體是進(jìn)化保守的。,研究還發(fā)現(xiàn)，大的模體更傾向于進(jìn)化保守。 這些模體中的蛋白質(zhì)在其他物種中都具有直接同源蛋白。 也就是說(shuō)，對(duì)于同一模體，其包含的節(jié)點(diǎn)和連接越多，其組成蛋白質(zhì)越保守。,第三列：給出了模體在酵母蛋白質(zhì)中相互作用中的個(gè)數(shù)； 第四列：給出了在五個(gè)物種完全保守的模體所占原第三列給出模體個(gè)數(shù)的比例； 第五列：給出了隨機(jī)分布的直系同源蛋白質(zhì)中所找到的模體占第三列給出模體個(gè)數(shù)的比例； 第六列：給出的是第四列和第五列之比，如果該值越高說(shuō)明了該模體越是高度保守的。,另外，為研究模體中組成蛋白的功能對(duì)其進(jìn)化保守的影響，研究者將模體和生物功能通過(guò)模體的組成蛋白質(zhì)連接起來(lái)。 分析發(fā)現(xiàn)，大的模體具有很明顯增加的功能一致性。例如，95%的全連通的五節(jié)點(diǎn)模體，其所有的組成蛋白至少共享一個(gè)生物功能； 相反，10%的兩節(jié)點(diǎn)模體是功能一致的。,對(duì)應(yīng)酵母的不同生物功能，研究者在人的基因組中找到了完全進(jìn)化保守的模體的類(lèi)型和數(shù)目。 對(duì)于一些特殊的生物功能，像亞細(xì)胞位置、蛋白質(zhì)命運(yùn)和轉(zhuǎn)錄，11個(gè)所研究模體中的每一個(gè)都是非常保守的。相反，其他一些生物功能，像轉(zhuǎn)運(yùn)、調(diào)控和細(xì)胞運(yùn)輸，只有一個(gè)或者兩個(gè)保守的模體。 這些結(jié)果說(shuō)明，不同的生物功能不僅和模體的特定拓?fù)涮卣饔嘘P(guān)，而且還和這些模體的不同進(jìn)化速率有關(guān)。,,網(wǎng)絡(luò)中的模體還有助于識(shí)別生物網(wǎng)絡(luò)中的重要功能模塊。 分析發(fā)現(xiàn)，全連接的模體很有可能是屬于某個(gè)蛋白質(zhì)復(fù)合物的。,9.5 估算人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用的規(guī)模,在果蠅、線蟲(chóng)和人類(lèi)基因組計(jì)劃完成后，科學(xué)界發(fā)現(xiàn)基因數(shù)量并不能反映生物的復(fù)雜性。 2008年，英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院分子生物科學(xué)系及數(shù)學(xué)科學(xué)研究所的斯頓夫 (Michael P.H. Stumpf)等發(fā)表論文指出，PPIN網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模與各種生物組織的復(fù)雜性有很大關(guān)系。,他們提出了一種穩(wěn)定、功能強(qiáng)大而且簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，可根據(jù)子網(wǎng)的數(shù)據(jù)來(lái)估算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。 根據(jù)現(xiàn)已獲得的人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用的大量數(shù)據(jù)，Stumpf利用此方法估算出人類(lèi)PPIN的規(guī)模約為65萬(wàn)，它大約比線蟲(chóng)大3倍，比果蠅大一個(gè)數(shù)量級(jí)。,生物體的復(fù)雜性不僅反映在基因數(shù)量上，還與其各種相互作用數(shù)量有關(guān)。 例如，可變剪接變異、翻譯后加工等均是影響生物體復(fù)雜性的重要因素。 現(xiàn)在特別缺乏人類(lèi)等各種生物體的PPIN的數(shù)據(jù)。,目前，這些數(shù)據(jù)可利用各種實(shí)驗(yàn)技術(shù)及利用計(jì)算機(jī)模擬推理等方法產(chǎn)生，但是這些數(shù)據(jù)具有兩個(gè)局限性： 1.容易出現(xiàn)假陽(yáng)性(false positive)和假陰性(false negative); 2.基于高度理想化和簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,一些研究者利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)對(duì)酵母的PPIN進(jìn)行了較全面深入的研究。 賴(lài)古伊 (Reguly)等發(fā)現(xiàn)酵母的PPIN數(shù)據(jù)幾乎完全沒(méi)有假陽(yáng)性，然而大多數(shù)其他生物體的PPIN數(shù)據(jù)仍然非常缺乏。 以往的研究表明，一般來(lái)說(shuō)子網(wǎng)絡(luò)與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)有本質(zhì)上的不同特性。,然而最近有越來(lái)越多的人開(kāi)始認(rèn)識(shí)到網(wǎng)絡(luò)取樣及系統(tǒng)生物學(xué)數(shù)據(jù)的重要性。 Stumpf的研究表明，可以從子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)推斷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一些性能。還可以用這種方法及圖論等其他方法，根據(jù)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)來(lái)估算整個(gè)PPIN的規(guī)模，將來(lái)甚至能夠估計(jì)各種生物體相互作用組的規(guī)模。,9.5. 估算相互作用網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模,Stumpf提出了利用子網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)估算整個(gè)相互作用網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的新方法，并進(jìn)行了大量的模擬。 對(duì)于某一特定特種的估算，使用了不同的獨(dú)立數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)集合是利用不同的方法產(chǎn)生，例如酵母雙雜交和串聯(lián)親和純化（TAP）標(biāo)記產(chǎn)量方法。,Stumpf所估算的PPIN規(guī)模數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn) 和模擬結(jié)果相當(dāng)符合。,設(shè)相互作用網(wǎng)絡(luò)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)和MN條邊，Vn和EN分別是其節(jié)點(diǎn)和邊的集合。該網(wǎng)絡(luò)可以用下式表示：,設(shè)有Vn的節(jié)點(diǎn)子集VS，由VS構(gòu)成的子網(wǎng)絡(luò)GS可用下式表示： 其中，在GS中的邊集合ES是GN邊的集合EN的子集合，這樣就可以根據(jù)現(xiàn)有子網(wǎng)絡(luò)GS的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)相互作用網(wǎng)絡(luò)GN的規(guī)模。,假設(shè)網(wǎng)絡(luò)GN是根據(jù)由未知參數(shù)向量θ描述的特征模式產(chǎn)生的，GS是從GN取樣得到的子 網(wǎng)絡(luò)，則抽樣的似然概率可用下式計(jì)算：,其中，假定抽樣與網(wǎng)絡(luò)的生成模式無(wú)關(guān)。參數(shù)ρ是指普遍性的抽樣過(guò)程，不只是對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)抽樣。,另外，還假設(shè)有N個(gè)節(jié)點(diǎn)的該網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的數(shù)量級(jí)NN是已知的，并允許節(jié)點(diǎn)具有與網(wǎng)絡(luò)連線無(wú)關(guān)的附加信息（例如，蛋白質(zhì)系列的種類(lèi)）。 因此，只需要利用被標(biāo)記的NN個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)計(jì)算整個(gè)網(wǎng)絡(luò)GN的總和。,9.6 蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò),蛋白質(zhì)互作通?？梢苑譃槲锢砘プ骱瓦z傳互作。物理互作是指蛋白間通過(guò)空間構(gòu)象或化學(xué)鍵彼此發(fā)生的結(jié)合或化學(xué)反應(yīng)，是蛋白質(zhì)互作的主要研究對(duì)象。 而遺傳互作則是指在特殊環(huán)境下，蛋白或其編碼基因受到其他蛋白質(zhì)或基因影響，常常表現(xiàn)為表型變化之間的相互關(guān)系。,（一）蛋白質(zhì)互作檢測(cè)技術(shù),早期的蛋白質(zhì)互作檢測(cè)工作主要基于免疫共沉淀技術(shù)（co-immunoprecipitation）。近些年來(lái)，一些高通量的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于檢測(cè)蛋白質(zhì)間的相互作用關(guān)系（蛋白質(zhì)互作）。 其中較為常用的技術(shù)有酵母雙雜交（Yeast Two Hybrid，Y2H）技術(shù)和串聯(lián)親和純化-質(zhì)譜分析（Tandem Affinity Purification - Mass Spectrometry，TAP-MS）技術(shù)。,1.免疫共沉淀技術(shù) 2.酵母雙雜交技術(shù) 3.串聯(lián)親和純化-質(zhì)譜分析技術(shù) 4.蛋白質(zhì)互作預(yù)測(cè)技術(shù) 5.遺傳互作檢測(cè)技術(shù),（二）蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)庫(kù),目前，已經(jīng)有大量蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)在的公共數(shù)據(jù)庫(kù)中，提供了大量的蛋白質(zhì)相互作用信息，其中包括BIND數(shù)據(jù)庫(kù)、DIP數(shù)據(jù)庫(kù)、MIPS數(shù)據(jù)庫(kù)和GRID數(shù)據(jù)庫(kù)等等。從這些數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以得到不同物種的蛋白質(zhì)互作信息及其實(shí)驗(yàn)證據(jù)。,,（二）蛋白質(zhì)互作數(shù)據(jù)庫(kù),蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)顯示蛋白質(zhì)互作信息的基本方法。將蛋白作為節(jié)點(diǎn)，相互作用關(guān)系作為邊，將蛋白質(zhì)組整體連接到一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，一般情況下，蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)規(guī)模較大的無(wú)向網(wǎng)絡(luò)。 蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)也往往是規(guī)模最大的生物分子網(wǎng)絡(luò)，常常包含數(shù)千甚至上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)以及為數(shù)更多的邊。 目前蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)是被研究最充分的生物分子網(wǎng)絡(luò)之一.,