蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究_张松蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究_张松.pdf

ReviewsandMonographs综述与专论 生物化学与生物物理进展 ProgressinBiochemistryandBiophysics 2007,34(6):573~579 蛋白质亚细胞定位的生物信息学研究* 张 松 黄 波 夏学峰 孙之荣** (清华大学生物信息与系统生物学研究所，教育部生物信息学重点实验室，生物膜和膜生物技术国家重点实验室，北京100084) 摘要 细胞中蛋白质合成后被转运到特定的细胞器中，只有转运到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动，如果定位发生 偏差，将会对细胞功能甚至生命产生重大影响.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质功能研究的重要方面，也是生物信息学中的热 点问题，数据库的构建和亚细胞定位分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究. 关键词 亚细胞定位，生物信息学，数据库，预测 学科分类号 Q6 随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学 蛋白质亚细胞定位信息的日渐重要，除了传统 [1] 研究已进入了后基因组时代，研究的重点已经集中 的亚细胞分离技术外，融合绿色荧光蛋白 、质 [2] [3] 到功能基因组学上.蛋白质的亚细胞定位是蛋白质 谱 和同位素亲和标签 等实验技术提供了一些比 组学研究的重要信息，也是蛋白质功能研究的重要 较精确的亚细胞定位数据.但是，这些技术多是昂 方面.目前更是提出了定位组(localizome)来大规模 贵、耗时的，并且重复性也比较差，目前来看，单 研究蛋白质的亚细胞定位. 纯依靠这些实验技术来研究是不现实的.近年来， 生物体细胞是一个高度有序的结构，胞内根据 生物信息学在这方面开展了广泛的研究并且取得一 空间分布和功能不同，可以分成不同细胞器或细胞 系列很有意义的成果，数据库的构建和亚细胞定位 区域，如细胞核、高尔基体、内质网、线粒体、胞 分析及预测加速了蛋白质结构和功能的研究.一方 浆和细胞膜等.蛋白质在核糖体中合成后经蛋白质 面，生物信息学研究可以对大规模的实验数据进行 分选信号引导后被转运到特定的细胞器中，部分蛋 分析和提取生物学信息，同时可以根据现有数据对 白质则被分泌到细胞外或留在细胞质中，只有转运 一些目前还未知的蛋白质做出预测；另一方面，不 到正确的部位才能参与细胞的各种生命活动，如果 断增长的亚细胞定位数据也可以用来验证并改进预 定位发生偏差，将会对细胞功能甚至生命产生重大 测结果. 影响.另外，蛋白质在细胞里不是静止不动的，它 1 亚细胞相关的数据库 们在细胞里常常通过在不同亚细胞环境里的运动发 [4] [5] 挥作用.例如细胞周期的调控过程、细胞的信号转 除了一些综合数据库(SWISS-PROT、MIPS 导和转录调控，都依赖于蛋白质空间位置的变化和 等)和模式生物数据库收录有部分蛋白质亚细胞信 运动.成熟蛋白质必须在特定的细胞部位才能发挥 息，目前出现了一些专门的亚细胞定位数据库，如 [6] [7] 其生物学功能，细胞内的区域化分布能够影响到蛋 LOCATE、DBSubloc等.这些数据库的构建主要 白质折叠、聚合以及转录后修饰的过程，对细胞功 基于计算机预测、大规模实验和文献挖掘技术. 能产生深远的影响.了解蛋白质的亚细胞定位信息， LOCATE是一个小鼠蛋白质亚