[发明专利]一种基于多维关联特征的E3泛素连接酶-底物相互作用识别方法

说明书

本发明公开了一种基于多维关联特征的E3泛素连接酶‑底物相互作用识别方法，该方法包括如下步骤：S1、获取多维关联特征计算所需的基础数据，收集E3泛素连接酶‑底物相互作用集合及三类不同的对照集合；S2、基于组学数据、蛋白质相互作用网络、通路多个方面计算两个蛋白质间的多维度关联特征；S3、基于所述多维关联特征对比E3泛素连接酶‑底物相互作用与三类对照样本并构建三个随机森林分类器；S4、对三个分类器进行集成，构建E3泛素连接酶‑底物相互作用识别模型。本发明能够用于E3泛素连接酶和底物间的关联特征描述，特别有益于对底物未知的E3泛素链接酶的潜在底物进行预估。

技术领域

本发明涉及生物医学领域，特别涉及利用计算机技术识别潜在的E3泛素连接酶-底物相互作用。

背景技术

蛋白质泛素化修饰是一个涉及到多分子、多环节的作用体系：泛素分子依次通过E1泛素活化酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶与底物蛋白结合形成一条多泛素链，将底物蛋白泛素化并被26S蛋白酶体所识别而降解。泛素化修饰在真核细胞中普遍存在，不仅能够清除错误蛋白质，还广泛参与细胞周期、DNA修复、信号转导等生物学过程，对于癌症的发生、发展具有重要意义,是调控细胞内蛋白质降解的重要途径。在蛋白质泛素化作用中，E3泛素连接酶能特异性识别作用底物，在蛋白质泛素化体系中起核心作用。目前已经识别出的E1泛素活化酶、E2泛素结合酶数目较少，而E3泛素连接酶的种类多样，且与底物之间不是简单的“一对一”关联，而是“多对多”的复杂对应关系，同一种E3泛素连接酶作用于不同底物时将表现出截然不同的功能。目前，尚有很多“E3泛素连接酶-底物”相互作用对未被发现。

目前生物科学家采用分子生物学实验、蛋白质组学等技术对E3泛素连接酶与底物间的相互作用进行筛选，取得一定研究成果。然而，实验分析方法通常成本较高，对潜在底物的经验预判不准确将导致实验资源的浪费。为了降低实验成本，促进对潜在E3泛素连接酶的底物识别，一部分研究者提出了基于蛋白质结构特征的统计分析方法。然而，此类分析方法需要根据一定数量的已知底物来推测特定E3泛素连接酶底物的氨基酸序列特征，这类方法不适用于已知底物较少或未知的E3泛素连接酶；也有一部分基于结构的分析方法更加关注于候选蛋白是否存在泛素化位点，而并未明确考虑是哪些E3泛素连接酶对其进行泛素化修饰。与E3泛素连接酶-底物间大量的未知关系形成鲜明对比的是，生物医学领域内积累了大量的组学数据和丰富的生物学知识，为从组学的角度识别潜在的E3泛素连接酶-底物相互作用提供了机遇，不过此类数据目前尚未用于对此问题的解决中。

针对于这种情况，有必要设计更为有效的基于海量组学数据和生物背景知道的计算方法，从而更加全面地识别潜在的E3泛素连接酶-底物相互作用，为深入揭示蛋白质泛素化作用体系提供有益参考。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明所述解决的技术问题是整合利用组学数据、蛋白质交互作用网络和通路信息来实现对潜在E3泛素连接酶-底物间相互作用的识别。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多维关联特征的E3泛素连接酶-底物相互作用识别方法，该方法包括如下步骤：

S1：获取多维关联特征计算所需的基础数据(包括蛋白质名称、蛋白质组数据集、转录组数据集、蛋白质相互作用网络、蛋白质-通路包含关系中的一种或二种以上)，收集E3泛素连接酶-底物相互作用集合及三类不同的对照集合；

S2：基于组学数据、蛋白质相互作用网络、通路多个方面计算两个蛋白质间的多维度关联特征；

S3：基于所述多维关联特征对比E3泛素连接酶-底物相互作用与三类对照样本并构建三个随机森林分类器；

S4：对三个分类器进行集成，构建E3泛素连接酶-底物相互作用识别模型。