福氏志贺氏菌蛋白质相互作用组的预测与分析

The genomes, transcriptomes and proteomes of Shigella, the etiologic agents of bacillary dysentery (shigellosis), have been investigated extensively but the protein-protein interactomes of Shigella spp. have not been addressed sufficiently. The challenge attributes to the lack of high-throughput and low-cost experimental methods for detecting protein-protein interactions. With the development of bioinformatics, computational algorithms for predicting protein-protein interactions based on protein sequences have been successfully developed. In this study program, we will use Shigella flexneri as a model and apply bioinformatic methods to predict its protein-protein interactome. We will analyze the structural properties of plasmid-coded virulence factors in the interactome to investigate the interactions between plasmid and chromosome, shedding light into the underlying mechanism of the pathogenesis of Shigella flexneri.

志贺氏菌（Shigella）俗称痢疾杆菌，是引起人细菌性痢疾（shigellosis）的主要病原体，其基因组、转录组、蛋白质组目前已得到了较为充分的研究，但是人们对它的蛋白质相互作用组（interactome）还知之甚少。主要挑战在于目前还缺少一种高通量、低成本的检测蛋白质相互作用的实验方法。随着生物信息学的不断发展，从蛋白质序列预测蛋白质相互作用组的计算方法日益成熟。本研究计划中，我们将以福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）为模型，利用生物信息学的方法预测福氏志贺氏菌的蛋白质相互作用组，重点分析质粒编码的福氏志贺氏菌毒力因子在相互作用组中的分布特点，探讨质粒与染色体的相互作用，从而为福氏志贺氏菌致病机理的研究提供新的线索。

志贺氏菌（Shigella）俗称痢疾杆菌，是引起人细菌性痢疾（shigellosis）的主要病原体，其基因组、转录组、蛋白质组目前已得到了较为充分的研究，但是人们对它的蛋白质相互作用组（interactome）还知之甚少。主要挑战在于目前还缺少一种高通量、低成本的检测蛋白质相互作用的实验方法。随着生物信息学的不断发展，从蛋白质序列预测蛋白质相互作用组的计算方法日益成熟。在本研究中，我们以福氏志贺氏菌（Shigella flexneri）为模型，利用生物信息学的方法预测了福氏志贺氏菌的蛋白质相互作用组。我们采取了两条技术路线进行预测。首先，我们通过查询数据库与文献，整理获得了3911条高质量的、经过多种试验方法证实的大肠杆菌的蛋白质相互作用数据。进而，我们基于双向BLAST找出了福氏志贺氏菌与大肠杆菌的的同源基因。福氏志贺氏菌共注释4338个蛋白编码基因，其中3633个与大肠杆菌的基因同源。基于基因同源信息，我们由大肠杆菌的蛋白质相互作用组预测得到了福氏志贺氏菌的同源蛋白质相互作用（Interlogs），共623条。其次，我们在大肠杆菌蛋白质相互作用组数据的基础上利用机器学习的方法训练了两组模型，一组基于单类支持向量机，另一组基于两类支持向量机。然后用训练得到的支持向量机模型对福氏志贺氏菌的蛋白质相互作用组进行了预测，分别得到36205和36443条蛋白质相互作用信息。这三组预测结果为进一步通过实验手段研究福氏志贺氏菌的蛋白质相互作用组进行了有益探索，其揭示的可能的蛋白质相互作用对将具有较高的验证价值，在网络层面揭示的一些趋势对于研究福氏志贺氏菌蛋白质相互作用组的整体性质也具有很好的启发作用。