蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件

1、1蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)1蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)具備的功能蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)具備的功能Protein function predictionAnalysis of protein sequences (key issue is discovering functional motifs or domains that are conserved across evolution, and using these motifs or domains to functionally classify novel sequences).Structure prediction( Sequence- Structu

2、re-Function) Protein( Gene) network (2D gel)Based on sequence!3Protein function predictionAna蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)5PIR（Protein Information Resource)在1960年左右，Dayhoff和其同事們搜集了當(dāng)時(shí)所有已知的氨基酸序列，編著了蛋白質(zhì)序列與結(jié)構(gòu)圖冊(cè)。從這本圖冊(cè)中的數(shù)據(jù)，演化為后來(lái)的蛋白質(zhì)信息資源數(shù)據(jù)庫(kù)。5PIR（Protein Information Resou6PIR的功能 PIR是一個(gè)集成了關(guān)于蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的公共資源的數(shù)據(jù)庫(kù)，其目的是支持基因組/蛋

3、白質(zhì)組研究。它是一個(gè)全面的、經(jīng)過(guò)注釋的、非冗余的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫(kù)。幫助研究者鑒別和解釋蛋白質(zhì)序列信息。所有序列數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)整理，超過(guò)99%的序列已按蛋白質(zhì)家族分類(lèi)，一半以上還按蛋白質(zhì)超家族進(jìn)行了分類(lèi)。6PIR的功能 PIR是一個(gè)集成了關(guān)于蛋白質(zhì)功能預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的公7除了蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)之外，PIR還包含以下信息： (1)蛋白質(zhì)名稱、蛋白質(zhì)的分類(lèi)、蛋白質(zhì)的來(lái)源； (2)關(guān)于原始數(shù)據(jù)的參考文獻(xiàn)； (3)蛋白質(zhì)功能和蛋白質(zhì)的一般特征，包括基因表達(dá)、翻譯后處理等； (4)序列中相關(guān)的位點(diǎn)、功能區(qū)域。7除了蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)之外，PIR還包含以下信息：8一是基于文本的交互式查詢 用戶通過(guò)關(guān)鍵字進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。二是標(biāo)準(zhǔn)

4、的序列相似性搜索 包括BLAST、FastA等。三是結(jié)合序列相似性、注釋信息和蛋白質(zhì)家族信息的高級(jí)搜索 包括按注釋分類(lèi)的相似性搜索、結(jié)構(gòu)域搜索等。PIR提供三種類(lèi)型的檢索服務(wù)8PIR提供三種類(lèi)型的檢索服務(wù)PIR主要子數(shù)據(jù)庫(kù)1. UniProt-通用蛋白質(zhì)資源庫(kù)2. iProClass-蛋白質(zhì)知識(shí)整合數(shù)據(jù)庫(kù) 3. PIRSF-蛋白質(zhì)家族分類(lèi)系統(tǒng) 4. iProLINK-蛋白質(zhì)文獻(xiàn)、信息和知識(shí)整合數(shù)據(jù)庫(kù) 5 . PIR-NREF-非冗余的蛋白質(zhì)參考資料數(shù)據(jù)庫(kù)PIR主要子數(shù)據(jù)庫(kù)1. UniProt-通用蛋白質(zhì)資源庫(kù)（/iproclass/）提供來(lái)自90多個(gè)生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)的大量整合數(shù)據(jù)，包括蛋白ID圖譜

5、服務(wù)、UniProtKB編注蛋白質(zhì)摘要描述。使用iProClass可以檢索最新的蛋白質(zhì)綜合信息，包括：功能、轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、相互作用、家族分類(lèi)、基因和基因組、功能注釋標(biāo)準(zhǔn)體系（ontology）、文獻(xiàn)和分類(lèi)學(xué)信息。iProClass-蛋白質(zhì)知識(shí)整合數(shù)據(jù)庫(kù) （/ipr數(shù)據(jù)交叉和同步更新數(shù)據(jù)交叉和同步更新（/pirsf/）分類(lèi)系統(tǒng)概要論述家族的特征，如家族名稱、分類(lèi)分布和功能域結(jié)構(gòu)，以及家族成員，包括功能、結(jié)構(gòu)、傳導(dǎo)通路、功能注釋標(biāo)準(zhǔn)體系（ontology）和家族分類(lèi)。 利用這些信息可以獲得蛋白質(zhì)所屬家族成員共有的其他特征。PIRSF-蛋白質(zhì)家族分類(lèi)系統(tǒng)（/pir（/iprolink/）提供有關(guān)注釋內(nèi)容

6、的文獻(xiàn)和其他有助于文獻(xiàn)挖掘的處理技術(shù)開(kāi)發(fā)的信息、蛋白質(zhì)名稱標(biāo)記和功能注釋標(biāo)準(zhǔn)體系（ontology）。iProLINK-蛋白質(zhì)文獻(xiàn)、信息和知識(shí)整合數(shù)據(jù)庫(kù) （/ipr蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件151516蛋白質(zhì)一般信息交叉引用文獻(xiàn)16蛋白質(zhì)一般信息交叉引用文獻(xiàn)17相關(guān)蛋白質(zhì)家族信息17相關(guān)蛋白質(zhì)家族信息18點(diǎn)擊此處18點(diǎn)擊此處19此處鏈接UniProt databases.19此處鏈接20在UniProt database搜索中的結(jié)果20在UniProt database搜索中的結(jié)果21蛋白質(zhì)基本信息蛋白質(zhì)家族信息21蛋白質(zhì)基本信息蛋白質(zhì)家族信息222223序列物種來(lái)源拉丁名（常用名）記錄注冊(cè)、修改日期注

7、冊(cè)號(hào)及參考來(lái)源物種分類(lèi)型序列長(zhǎng)度序列順序文獻(xiàn)發(fā)表作者/刊名/發(fā)表時(shí)間/文章名/文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄號(hào)標(biāo)題/序列名稱Entry name23序列物種來(lái)源拉丁名（常用名）記錄注冊(cè)、修改日期注冊(cè)號(hào)及參練習(xí)一利用PIR查詢KCNJ2的信息。24練習(xí)一利用PIR查詢KCNJ2的信息。24SWISS-PROTUniProt：(Universal Protein Resource)/“ the worlds most comprehensive catalog of information on proteins!”收錄所有UniProt 數(shù)據(jù)庫(kù)子庫(kù)中的蛋白質(zhì)序列，很大，信息比較粗糙。既包括重復(fù)的序列也包括未加注

8、釋的序列。UniRef (UniProt Reference Clusters)歸納UniProt幾個(gè)主要數(shù)據(jù)庫(kù)并將重復(fù)的序列去除后的數(shù)據(jù)庫(kù)（非冗余）。UniProtKB(UniProt Knowledgebase)有詳細(xì)注釋并與其他數(shù)據(jù)庫(kù)及文獻(xiàn)有鏈接的數(shù)據(jù)庫(kù)。分為UniProtKB/SWISS-PROT 與UniProtKB/TrEMBL兩部分。有三個(gè)層次的數(shù)據(jù)庫(kù)：UniParc (UniProt Archive)SWISS-PROTUniProt：(Universal PKir2.1 or KCNJ2Kir2.1 or KCNJ2UniProtKB/Swiss-Prot在UniProtKB

9、中，注釋包括： 蛋白質(zhì)功能酶學(xué)特性生物學(xué)意義的相關(guān)結(jié)構(gòu)域及位點(diǎn)翻譯后修飾情況亞細(xì)胞定位組織特異性發(fā)育階段特異性結(jié)構(gòu)、相互作用相關(guān)疾病信息的注釋27UniProtKB/Swiss-Prot在UniProtKBUniProtKB/TrEMBLUniProtKB/TrEMBL收錄的是高質(zhì)量的經(jīng)計(jì)算機(jī)分析后進(jìn)行自動(dòng)注釋和分類(lèi)的序列。UniProtKB/TrEMBL還收錄了所有EMBL-Bank/ GenBank/DDBJ核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)中的編碼序列的翻譯后蛋白質(zhì)序列和人類(lèi)Ensembl數(shù)據(jù)庫(kù)中序列的翻譯后蛋白質(zhì)序列。28UniProtKB/TrEMBLUniProtKB/TrEMKir2.1 or KC

10、NJ2Kir2.1蛋白名 ；作者名Kir2.1 or KCNJ2Kir2.1蛋白名 ；作者名蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件一、基本信息一、基本信息蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件二、功能注釋二、功能注釋三、序列特征三、序列特征蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件/uniprot/P10962四、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域組成和蛋白質(zhì)家族/uniprot/uniprot/P10962五、其他特征：結(jié)構(gòu)、參與的蛋白質(zhì)互作/uniprot練習(xí)二：利用SWISS-PROT,查看人類(lèi)KCNA5對(duì)應(yīng)蛋白的相關(guān)信息。練習(xí)二：利用SWISS-PROT,查看人類(lèi)KCNA5對(duì)應(yīng)蛋白其他重要的蛋白質(zhì)模體和結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)PRINTSPrositeBLOCKSPfam其他重要的蛋白質(zhì)

11、模體和結(jié)構(gòu)域數(shù)據(jù)庫(kù)PRINTSProsite （regular expression) ，表示該位置可以是 中出現(xiàn)的氨基酸的任意一個(gè)。 ALT 表示可以是 Ala or Leu or ThrX，表示該位置可以是任意一個(gè)氨基酸 ，表示該位置是除了 中氨基酸以外的其他氨基酸。 AM是除了 Ala or Met 的任意氨基酸。x(3) 表示 x-x-x，重復(fù)出現(xiàn)次數(shù)用數(shù)值來(lái)表示。 x(2,4) 表示 x-x or x-x-x or x-x-x-x.F-GSTV-P-R-L/Prosite （regular expression) Given an alignment.Given an alignme

12、nt.HOW TO READ THEM?HOW TO READ THEM?Motif nameSequencesMotif nameSequences蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件運(yùn)用蛋白質(zhì)二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)PROSITE分別預(yù)測(cè):KCNA5野生型三個(gè)突變型:KCNA5T527M，KCNA5A576V和KCNA5E610K序列中包含的功能位點(diǎn)。例子:運(yùn)用蛋白質(zhì)二級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)PROSITE分別預(yù)測(cè):例子:纈氨酸 丙氨酸 蘇氨酸 蛋氨酸 甘氨酸 谷氨酸 纈氨酸 丙氨酸 蘇氨酸 蛋氨酸 甘氨酸 谷氨酸 蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件Pfam（http:/pfam.sanger.ac.uk/）Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)大的蛋白質(zhì)域家族集合，每個(gè)家

13、族是用多序列比對(duì)和隱馬模型（HMMs）分析結(jié)果的代表。 Pfam（http:/pfam.sanger.ac.uk/練習(xí)三：利用Prosite,Pfam,查看人類(lèi)KCNA5對(duì)應(yīng)的相關(guān)信息。練習(xí)三：利用Prosite,Pfam,查看人類(lèi)KCNA5對(duì)應(yīng)酵母蛋白質(zhì)相互作用圖人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用圖酵母蛋白質(zhì)相互作用圖人類(lèi)蛋白質(zhì)相互作用圖/http:/www.ebi.ac.uk/intact/main.xhtmlhttp:/www.ebi.ac.uk/intact/maP53 P53 /蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)55蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)55基因組計(jì)劃的局限大規(guī)?；虮磉_(dá)檢測(cè)技術(shù)如：DNA芯片“mRNA” 無(wú)法反映蛋白質(zhì)的

14、質(zhì)與量。 基因組是唯一的，但蛋白表達(dá)是變化的(時(shí),空)基因組計(jì)劃的局限基因組是唯一的，但蛋白表達(dá)是變化的(時(shí),空)1994年Williams提出測(cè)定有機(jī)體的基因組所表達(dá)的全部蛋白1995年Wilkins正式提出Proteome（蛋白質(zhì)組）一詞后基因組功能基因組(轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組）的研究是21世紀(jì)生命科學(xué)的主要任務(wù)（Wilkins MR et al 1997)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件什么是蛋白質(zhì)組？蛋白質(zhì)組 “proteome”一詞源于“PROTEin”與“genOME”的雜合蛋白質(zhì)組是由一個(gè)細(xì)胞，一個(gè)組織或一個(gè)機(jī)體的基因組所表達(dá)的全部相應(yīng)的蛋白質(zhì)。是一個(gè)整體概念。什么是蛋白質(zhì)組？蛋白質(zhì)組 “prote

15、ome”一詞源于“是一門(mén)以全面的蛋白質(zhì)性質(zhì)研究(如表達(dá)水平、相互作用等)為基礎(chǔ)，在蛋白質(zhì)水平對(duì)疾病機(jī)理、細(xì)胞模式、功能聯(lián)系等方面進(jìn)行探索的科學(xué)。什么是蛋白質(zhì)組學(xué)？是一門(mén)以全面的蛋白質(zhì)性質(zhì)研究(如表達(dá)水平、相互作用等)為基礎(chǔ)包括表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)，細(xì)胞譜蛋白質(zhì)組學(xué)以及功能蛋白質(zhì)組學(xué)。包括表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)，細(xì)胞譜蛋白質(zhì)組學(xué)以及功能蛋白質(zhì)組學(xué)。與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)研究的區(qū)別個(gè)體整體分析靜態(tài)性質(zhì)比較動(dòng)態(tài)變化孤立個(gè)體相互作用小規(guī)模、非連續(xù)高通量、自動(dòng)化與傳統(tǒng)蛋白質(zhì)研究的區(qū)別個(gè)體整體功能蛋白質(zhì)組學(xué)是指蛋白質(zhì)間、蛋白質(zhì)-DNA/RNA間的相互作用的研究。以細(xì)胞內(nèi)與某個(gè)功能有關(guān)或某種條件下的一群蛋白質(zhì)為主要研究?jī)?nèi)容，由此建

16、立細(xì)胞內(nèi)外信號(hào)傳遞的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。功能蛋白質(zhì)組學(xué)是指蛋白質(zhì)間、蛋白質(zhì)-DNA/RNA間的相互作蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件Challenge I sequence, structure and function Structure spaceFunction space20,000 30,000(function by GO)Sequence space2,000,000面臨挑戰(zhàn)Challenge I sequence, structuChallenge II the building blocksDomain Interaction ?Domain and Function ?Challenge II th

17、e building bloChallenge IIIP2PPathway and Networks ?Challenge IIIP2PPathway and N蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件Yarmush & Jayaraman, 2002Generalized Proteomics SchemeTotal Proteins(Proteome)SeparationIdentificationYarmush & Jayaraman, 2002Gener大腸桿菌全蛋白提取液雙向電泳凝膠染色后照片大腸桿菌全蛋白提取液雙向電泳凝膠染色后照片蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件SWISS-2DPAGE/ch2dSWISS-2DPAGE

18、Two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis database SWISS-2DPAGEhttp:/www.expasy蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件全基因組二維凝膠電泳圖譜描述相對(duì)分子質(zhì)量、等電點(diǎn)和蛋白的序列快速檢索。提供2D圖譜。比較2D圖。GELBANK現(xiàn)在已經(jīng)完成了131個(gè)物種，大多數(shù)微生物的蛋白質(zhì)組可以從NCBI上獲得。圖像是按物種、組織、分離方法、樣品類(lèi)型、染色方法分類(lèi)的。注冊(cè)用戶可以上傳二維凝膠電泳圖譜和其注釋，根據(jù)分子量和等電點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)查詢。

19、可獲得相關(guān)二維凝膠電泳圖譜的鏈接。 全基因組二維凝膠電泳圖譜GELBANK現(xiàn)在已經(jīng)完成了131個(gè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件Predictome可視化界面：VisANT /預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)間功能關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)Predictome預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)間功能關(guān)系的數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件練習(xí)四：利用VisANT查看P53功能關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。練習(xí)四：利用VisANT查看P53功能關(guān)系網(wǎng)絡(luò)。Integr8:http:/www.ebi.ac.uk/integr8蛋白質(zhì)組分析數(shù)據(jù)庫(kù)Integr8:蛋白質(zhì)組分析數(shù)據(jù)庫(kù)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋

20、白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件練習(xí)五：利用Integr8查看P53蛋白信息。練習(xí)五：利用Integr8查看P53蛋白信息。Protein secondary structure database蛋白質(zhì)二級(jí) 結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)Protein secondary structure daPHD-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（PredictProtein） 預(yù)測(cè) 蛋白質(zhì):二級(jí)結(jié)構(gòu)（Secondary structure)殘基可溶性（ Residue solvent accessibility) 跨膜螺旋區(qū)定位（Location of transmembrane helices)。 /PHD-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（PredictProtein） 預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)課件DIP數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)介紹DIP(Database of Interacting Proteins，蛋白互相作用數(shù)據(jù)庫(kù))于1999年在UCLA的David Elsenberg實(shí)驗(yàn)室建立。主旨：是把關(guān)于蛋白互作的多樣的實(shí)驗(yàn)信息整合成一個(gè)容易進(jìn)行查詢的專一數(shù)據(jù)庫(kù)?；プ髦傅氖莾蓚€(gè)氨基酸鏈在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)相互結(jié)合。DIP數(shù)據(jù)庫(kù)及數(shù)據(jù)介紹DIP(Database of Int它轉(zhuǎn)化了MEDLINE