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1、102 蛋白质组信息学 一、课程简介 蛋白质组信息学是结合计算机、数学、模式识别技术来研究蛋白质序列、蛋白质的鉴定和表达定量、蛋白质相互作用、及利用蛋白质组研究疾病治病机理的一门学科。它既研究传统的序列分析，数据库搜索和蛋白质结构信息；也通过结合功能基因组学的成果，比如基于质谱检测的蛋白质组和生物学网络来研究蛋白质组随着环境和疾病状态的一系列信号所发生的变化。通过本课程的学习有助于学生掌握和了解三大核心物质-蛋白质组层面的基本知识，掌握蛋白质组数据的生物信息学方法的基本原理和方法，学会进行数据库搜索，能通过蛋白质模式特征来判断未知蛋白质，能够根据序列、结构、互作等特征来分析蛋白质，掌握常用的网
2、络分析方法，从系统生物学的角度理解和研究蛋白质组学，了解蛋白质组学的进展及主要研究内容，提高生物信息学分析技能。该课程与基因组信息学、基因表达分析课程有着紧密的关系，通过系统学习这些课程可以处理中心法则涉及的大部分生物学问题。因此，蛋白组信息学即是生物信息学专业的专业课，也是核心课程之一。二、理论教学内容 1.认识蛋白质和蛋白质组学 掌握内容：结构域、蛋白质家族的概念；蛋白质功能和Gene Ontology协会。了解内容：蛋白质组学的基本概念；生物信息的历史和蛋白质组学在其中的位置；蛋白质组学的主要研究方向和领域。2.蛋白质序列及常用数据资源 掌握内容：蛋白质的一级结构到四级结构的特点及区别；
3、蛋白质motif，蛋白质结构域，蛋白质家族的概念及联系。了解内容：蛋白质的组成；蛋白质的理化性质；蛋白质常用数据库；直系同源、旁系同源、相似性等概念。3.蛋白质表达组信息学 掌握内容：蛋白质表达组的定义及研究目的；蛋白质组检测流程；蛋白质组数据预处理；蛋白质表达的衡量；差异蛋白质组分析方法。了解内容：电泳检测蛋白质组的基本原理；质谱检测蛋白质组的基本原理；常用的蛋白质标记方法；常用蛋白质表达组数据库；目前蛋白质表达组的研究进展。4.蛋白质互作组信息学 掌握内容：蛋白质互作的类型；酵母双杂交和免疫共沉淀实验原理；网络的表示方式；蛋白质互作网络的拓扑特征；蛋白互作网络模块的识别；蛋白质互作网络mo
4、tif的识别；蛋白质互作网络的组成方式。了解内容：蛋白质遗传互作的检测方法；常用的蛋白质互作组数据库；蛋白质互作网络的动态性分析。5.蛋白质组与复杂疾病 掌握内容：疾病基因在蛋白质互作网络中的拓扑特征和模块化特征；基于蛋白质互作网络拓扑特征优化疾病基因；基于模块化特征优化疾病基因。了解内容：整合多组学数据优化疾病基因；蛋白质组与复杂疾病的研究进展。三、实验教学内容 1.获取蛋白质常用特征及常用数据资源 基本内容：熟练使用InterPro和PIR数据库学习获取蛋白质的序列、结构和家族等信息，比较不同数据库获得信息的异同 基本要求：掌握蛋白质注释、序列和结构等信息的获取数据库；了解蛋白质理化性质的
5、计算。103 2.蛋白质表达组数据分析流程 基本内容：蛋白质表达组数据的预处理；表达值的计算；差异表达蛋白质的识别；常用蛋白质表达组数据库。基本要求：掌握蛋白质表达组分析流程的各个步骤及细节处理；会使用常用蛋白质表达组数据库。3.蛋白质表达组数据分析流程 基本内容：蛋白质表达组数据的预处理；表达值的计算；差异表达蛋白质的识别；常用蛋白质表达组数据库。基本要求：掌握蛋白质表达组分析流程的各个步骤及细节处理；会使用常用蛋白质表达组数据库。4.蛋白质互作组数据分析流程 基本内容：蛋白质互作组数据的获取及预处理；拓扑指标的计算；蛋白质互作模块的识别；蛋白质互作网络的可视化。基本要求：掌握蛋白质表达组分
6、析流程的各个步骤及细节处理；会使用常用蛋白质表达组数据库；会使用cytoscape可视化蛋白质互作网络。5.蛋白质互作组与复杂疾病 基本内容：计算复杂疾病的拓扑特征；利用机器学习方法优化疾病基因。基本要求：掌握复杂疾病基因的拓扑特征，能开发算法预测复杂疾病基因。四、参考资料 1.参考书 生物信息学第二版.李霞主编.人民卫生出版社.2015年6月出版 生物信息学与功能基因组学.孙之荣主译.化学工业出版社.2009年9月出版 探索基因组学蛋白质组学和生物信息学第二版.孙之荣主译.科学出版社.2007年5月出版 2.网络资源 蛋白質體學-醫藥基因生物技術教學資源中心主編 五、学时分配 序号 教学内容 参考学时 总学时 理论学时 实验学时 1 认识蛋白质和蛋白质组 3 2 1 2 蛋白质序列及常用数据资源 7 4 3 3 蛋白质表达组信息学 14 10 4 4 蛋白质互作组信息学 14 10 4 5 蛋白质组与复杂疾病 2 4 4 合计 46 30 16