基于机器学习的蛋白质相互作用位点预测研究进展

３ ． 南京航 空航 天大 学计算机 学院， 江 苏南京 ， ２ １ ０ ０ １ ６
摘要 ： 利 用 计 算 方 法预 测蛋 白质 之 间 的相 互 作 用 ， 既省 时 又省 力 ， 弥补 了采 用 原 理 不 同和 实验 条 件 限制 等 因 素导 致 的 实 验数 据 具 有一 定假 阳性 和假 阴性 实验 的 缺 陷 。 针 对 蛋 白 质相 互 作 用 的 功 能 位 点 ， 列 出 了常 用 的蛋 白质 相 互作
第 ２ ８卷第 ｌ ２期 ２ ０ １ ３ 年 ｌ ２月
宿
州
学
院 学
报
ＶＯ １ ． ２ ８， ＮＯ． １ ２
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｄｅ ｃ． ２ ０ ｌ ３
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ 。 ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ ． ２ ０ １ ３ ． １ ２ ． ０ ２ １
相互 作用 的残 基 。 在 宏观 上侧重 于结合 对象 的研究 ，
表 １ 列 出 了大部分 蛋 白质相互作 用数据 库 。以下 重 点 介绍其 中 ３个重 要 的蛋 白质 相互作用 数据库 。
２ ． １ ＤＩ Ｐ
着 重 研究 蛋 白质之 间的相互 作用对 象及 其 形成 的相
互作 用 网络 。
经进 入 了一个 以研究 功能基 因组 为标 志 的后 基 因组 时代 。 蛋 白质 是 由基 因表 达的 ， 因此蛋 白质 组学 的研 究成 为 生物信 息学 研究 的热点 之一 。蛋 白质作 为生
相互 作用 数据库 ； 为了提高 预测 的精确度 ， 分析 了蛋 白质特 征 属性 信 息选 择 ， 以及 常 用 的机器 学 习预 测 方法 ， 并 给 出相 应 的总结 思考 ； 最后 介绍 了常用 的实
其 蛋 白质相 互作 用数 据是通 过各 种各样 的实验 获得 的。 Ｄ Ｉ Ｐ数 据库 包含 内容 有蛋 白质 相关信 息 、 蛋 白质 相 互 作用 信 息 和 采 用 的实 验 技 术 。截 至 ２ ０ １ ３年 ９
月， Ｄ Ｉ Ｐ数 据库 中收集 了 ７ ６ ２ ７ ０ 个 蛋 白质相 互作 用
不 仅 在 细胞 活动 中起着 关 键性 作用 ， 而且 在 各种 疾
病 的 治疗方 面 也具有极 大 的推进作 用 。 目前 ， 蛋 白质 之 间 的相互 作用 主要从 微观层 面 和宏观 层面进 行作 用研 究 。 在 微观 上侧重 于结合 部位 ［ １ ］ 的研 究 ， 着 重研 究 蛋 白质 相互 作 用 中的功 能 位点 （ 界 面 残基 ） ， 分 析
用数 据 库 。为 了提 高预 测 的精 确 度 ， 分 析 了蛋 白质 特 征 属 性 信 息 选择 ， 以及 常 用 的 机 器学 习预 测 方 法 ， 总结 了蛋 白
质 相 互作 用位 点预 测 的常 用 机 器 学 习 智 能 算 法模 型 ， 给 出相 应 的 实验 评 价 标 准 。
基 于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机器 学 习的蛋 白质 相互 作 用位 点预 测 研究进 展
本
丁
薅 １ ， ２ ， ３
， 《
１ ． 金 陵科技 学 院信息技 术学 院， 江 苏南京 ， ２ １ ０ ０ ０ １ ；
２ ． 江 苏省 信息分 析工程 实验 室 ， 江 苏南京 ， ２ １ ０ ０ ０ １ ；
联 亲 和纯 化 、 生 物发光共 振 能量转 移技术 等 方法 。 这 些 实 验 方法 虽然 能 够 测定 蛋 白质 之 间 的相 互 作用 ，
但 由于所 采用 的原理 不 同 ， 实验条 件 限制等 因素 ， 导
致 实验 数 据具 有一定 的假 阳性和 假 阴性 。随着计算
机技 术 的 发展 ， 利 用计 算 方法 预 测蛋 白质 之 间 的相 互作 用 ， 既省 时又 省力 ， 弥 补实验 的缺 陷 。本文针 对
对 于蛋 白质相 互作 用的研究 通 常采用 的是 生化 实 验 方 法， 主 要 包 括 双 杂 交技 术 （ ｔ ｗ ｏ ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ） 、 免疫 共 沉淀 、 ｐ ｕ ｌ ｌ — ｄ ｏ ｗｎ技术 、 交 联 技术 、 串
Ｄ Ｉ Ｐ（ Ｄ ａ ｔ ａ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｓ ） 数据 库 由 ＵＣ Ｌ Ａ的 Ｄ ａ ｖ ｉ ｄ Ｅ ｌ ｓ ｅ ｎ ｂ ｅ ｒ ｇ实 验 室 于 １ ９ ９ ９年 建 立 ，
预测 蛋 白质链 上 哪些 表 面残 基 是界 面 残基 ， 即发 生
者们 对这 些数据 进行 分析 、 组织 和整理 ， 按 照不 同特
点形 成 了不 同的数据 库 。大部分蛋 白质相互 作用 数 据 库 的数据 是 通过 实 验 方法 验证 得 到 的 ， 有 些数 据 库 数据集 是基 于计 算方 法得 到 的 ， 有些两 者兼 有－ ２ ］ 。
关键 词 ： 蛋 白质 相 互 作 用 ； 作用住点 ； 预测 ； 机器学习 中图分类号 ： Ｑ８ ｌ １ ． ４ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ —２ ０ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ —０ ０ ７ ２ 一Ｏ ４
ｌ 问题 的 提 出
随 着人 类 基 因组 计划 的完成 ， 生 命 科学 研 究 已
验 评估方 法 ， 给 出下 一步 的研究方 向。
２ 蛋 白质相 互 作 用数 据 库
随着 生 物技 术 和 信息 技术 的发 展 ， 出现 了许多 与蛋 白质相 关 的数据 集 。为 了更好 地对蛋 白质进行
生 物实验 技 术或 计 算 技术 的研 究 ， 生物 信 息学 研究
命 活 动最 主要 的体 现者 和 执行 者 ， 其 间 的相互 作 用