病毒-宿主蛋白相互作用预测及知识库构建

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病毒感染寄主组织是通过其表面特定的蛋白与感染胞体外表的蛋白之间的互作来完成的,当寄主的组织被侵染后,病毒会使用寄主的化合物来完成基因组的复制、蛋白质的合成、新病毒颗粒的组装、释放等过程,所以预测病毒蛋白质-宿主蛋白质的互作关系对于揭示病毒感染寄主机制有重大意义。那么,如何预测病毒-宿主蛋白的相互作用是当前生物信息领域所面对的重大挑战。预测蛋白质之间相互作用的方法主要有生物学方法和计算学方法两种,传统的生物学方法通过生物实验进行,比较浪费时间,所以基于计算学的方法目前被越来越多的研究人员用来预测关联关系。基于计算学的方法不但可以利用病毒-宿主互作网路来预测,还可以借助病毒或者寄主的一些生物学上的信息来进行预测。单纯依靠蛋白质相关信息的计算学方法是利用蛋白质的相关信息来实现的,忽略了蛋白相互作用网络的拓扑结构,预测结果不理想。仅仅依靠病毒-宿主关联网络预测的效果也不是十分的明显。针对上面的问题,本论文研究了基于基因本体的预测方法和基于相互作用网络的预测方法(NGRHMDA和NCPHMDA),在这个基础上通过加权高斯核相似性和GO术语相似性并融合了NGRHMDA和NCPHMDA算法的优点提出了基于蛋白质相关信息(GO)和网络拓扑结构的病毒-宿主蛋白相互作用预测模型VHPIPGTNT。实验结果显示:VHPIPGTNT在zika_virus、HIV、SARS2和HCV验证集上的AUC值和AUPR值均在0.85以上,我们还将VHPIPGTNT与NCPHMDA、NGRHMDA、HGIMDA和KATZHMDA进行比较,VHPIPGTNT的AUC值和AUPR值均高于对比方法。最后,虽然现有的病毒-宿主相互作用数据库有很多,并且已经有人集成多个病毒-宿主相互作用数据库构建了VHDB,但是VHDB缺乏冠状病毒-宿主蛋白的相互作用,同时还存在架构设计不合理的问题。因此本论文在VHDB的基础上对病毒-宿主相互作用数据及其相关数据进行了整理并构建了病毒-宿主蛋白相互作用知识库VHPPIDB,VHPPIDB实现了浏览、搜索、病毒-宿主蛋白相互作用可视化、提交和统计等功能。
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