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泛素化降解过程调控着许多真核生物重要的生命活动,而泛素连接酶(E3酶)在特异性识别底物方面起着关键作用,其中Nedd4家族E3酶参与内吞作用、膜蛋白降解、控制细胞增长和病毒出芽等多种生物学过程,其错误的调控和许多人类疾病有关。本文主要从分子水平研究该家族E3酶的进化与底物的识别。 首先分析了Nedd4E3酶的密码子使用偏性,结果表明该家族的密码子偏性较低,影响偏性的主要因素是碱基含量及选择压力,得到的16个最优密码子基本以G和C结尾。同时发现该类E3酶在不同物种中的密码子使用模式相近,但酿酒酵母的偏性高于其他物种,密码子多以A和T结尾。另一方面,通过使用基于贝叶斯理论的PAML软件进行适应性进化分析,仅在低等真核生物中检测到正选择信号,表明进化过程中Nedd4E3酶的功能发生了扩展,而高等生物中功能稳定。为了提高结果的准确性,截取各个结构域序列分析,结果没有检测到阳性位点,说明结构域的功能得到了很好的继承。 其次本文采用计算方法基于序列特征构建预测酵母Rsp5底物蛋白的模型,为E3酶底物的识别提供了一种有价值的方法。通过构建各个样本集,挖掘基于序列的特征包括Rsp5识别底物的基序、与调控泛素化降解信号有关的特征、影响酵母蛋白稳定性的特征及经典的降解信号等;在此基础上,筛选出9个与泛素化降解机制有密切关系的特征,分别是PYmotif、氨基酸含量、跨膜区、无序结构及N-糖基化,并使用支持向量机算法构建模型预测底物,敏感性和特异性分别为87.7%、81.1%,明显优于PYmotif方法;同时从寿命、亚细胞定位、功能等多方面论证了该模型较好的性能。在构建模型过程中,基于B/S模式开发了两分类LibSVM工具集成化的网络平台,使用者可以方便、快捷的运用该工具。