基于结构相似性预测西尼罗病毒-人类蛋白质相互作用

发布时间：2019-07-30 10:41

【摘要】：西尼罗病毒(West Nile virus,WNV)是黄病毒属的虫媒病毒,近年来由于其爆发性传播,对全球人类健康构成了极大的威胁。研究WNV蛋白与人类宿主蛋白间的相互作用,有助于从分子水平解释WNV的致病机理和宿主的免疫应答机制。由于目前WNV和人类蛋白互作的实验数据相对匮乏,计算方法的开发有望弥补传统实验手段的不足。现有计算研究主要依赖于蛋白序列信息预测跨物种蛋白相互作用,然而蛋白质的结构远比序列保守,因此充分利用蛋白结构信息有可能提高WNV和人类蛋白质互作的预测可靠性。为构建WNV与人类蛋白互作网络,本研究利用蛋白结构相似性识别与WNV发生互作的人类蛋白。首先,利用结构比对评价WNV蛋白与人类蛋白的结构相似性,以人类蛋白互作网络为模板库来获取WNV和人类蛋白质互作对。随后以互作对共享亚细胞定位作为筛选条件,构建了由3,347个互作对构成的网络,其中涉及6个WNV蛋白和1,970个人类蛋白。通过分析靶标蛋白的进化速率和网络拓扑属性,发现这些蛋白在进化水平上比非靶标蛋白更加保守,且在人类蛋白互作网络中倾向成为中心蛋白和瓶颈蛋白。三联体分析表明靶标蛋白在种内互作网络中相互邻近且具有共表达特性,说明这些蛋白可能具有相似的生物学功能。本研究进一步对上述靶标进行了GO功能注释和KEGG富集分析,发现这些靶标主要参与病毒过程、转录调控、细胞粘附等多项生物过程,且主要与神经营养信号通路相关。上述结果有助于阐明WNV的致病机理以及宿主免疫应答的分子机制。此外,通过比较WNV和登革热病毒II(Dengue virus II,DENV2)与人类蛋白间的互作网络,识别出899个共靶标和266个WNV的特异靶标。通过比较它们的序列属性、网络拓扑属性以及进化速率等特征,发现共同靶标可能为序列长度更长、疏水性更强的蛋白,另外共同靶标在进化水平上比特异性靶标更加保守,且倾向成为人类互作网络中的关键节点。最后,本研究通过结合网络拓扑特征和已有的成药靶标信息,预测出了34个抗WNV的潜在药物靶标,其中11个靶标被报道与WNV的侵染相关。本研究从药物数据库筛选出了95个药物小分子,构建了靶标与药物的相互作用网络,有望为防治WNV导致的疾病提供线索。
【图文】：

图 2-1 WNV 与人蛋白互作网络构建流程Figue 2-1 Flowchart for constructing WNV and human PPIs network生物理接触的两个蛋白更容易产生互作，本研究以亚细胞共定位(Shacompartment)作为筛选条件(如图 2-1 所示)，，达到提高 W-SPPIN 的准确性

12图 2-2 W-CPPIN 中人类靶标蛋白分析流程Figue 2-2 Flowchart for human target proteins of W-CPPIN
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R373

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本文编号：2520843