包含飞 翻译整理上海中医药大学

中医药信息学 - 标准化研究室200032

系统生物学与信息整合

利用蛋白质 - 蛋白质相互作用的 数据，蛋白质配偶的特性来分 类蛋白质

对 2709 种公开发表的酵母菌 Saccharomyces cerevisiae 的蛋白质之间的相互作用进行综合分析，建立了

1538 种蛋白质之间的 2358 种相互作用的 统一的大型网络。

根据蛋白质的相互作用的配偶的已知功能把 2709 种可能的功能判归给蛋白质。 此方法正确地为 72% 的 1393 种有不止一个已知功能的配对者的特征化蛋白质推测了一个功能种类，也用来推测 364种以前的未特征化的蛋白质的功能。

通过这种方法，网络能准确的推测 72% 的至少带有一个特征性配对者的 1393 种 特征性蛋白质。

蛋白质 从蛋白质相互作用推测 Marcotte 等人的推测 YNR053C RNA 处理 / 修饰 (5/5) 转录 , 细胞组建 , 核组建 , RNA 接合 (5/5) mRNA 转录 , mRNA 接合 (e: 3, p: 1) BIR1 细胞周期控制 (2/4) -

CNS1 细胞张力 (2/3) ，蛋白质折叠 (2/3) 细胞组建 , 核组建 (p:33)

YGL161C 小泡运输 (2/3) ，细胞膜融合 (2/3) -

YIP3 小泡运输 (3/3) - YMR322C 细胞张力 (3/3) - YPR105C 小泡运输 (2/3) - AIP2 细胞极性 (2/2) 细胞组建 , 碳水化合物利用 , 碳水化合物代谢 , 新陈代谢 , 发酵 ; 能量 (e:2,p:4)

DUO1 有丝分裂 (2/4) -

EBS1 碳水化合物新陈代谢 (2/5) -

表 1 从蛋白质 - 蛋白质相互作用预测蛋白质功能与用结合算法（ combined algorithm ）预测蛋白质功能的比较

FPR4 蛋白质合成 (2/3) 细胞组建，转录，核组建 (e:1,two:2) GIP2 有丝分裂 (2/2) - ISA1 蛋白质合成 (2/2) 氮硫利用 , 代谢 , 氮硫代谢 (p:2) RDI1 细胞极性 (2/3) G- 蛋白质 (e: 1) SMY2 RNA 接合 (2/2) 转录 ; 细胞组建 , mRNA 接合 , 核组建， mRNA 转录 (e:1) YDR100w 小泡运输 (2/2), 细胞质融合 (2/2) - YEL015W RNA 处理 / 修饰 (2/6) 转录 ; 细胞组建 , mRNA 接合 核组建 , mRNA 转录 (e: 1) YER079W 信号传导 (2/2) - YGL096W RNA 处理 / 修饰 (2/2),RNA 接合 (2/2) 转录 ; 细胞组建 , mRNA 接合 核组建 , mRNA 转录 (e: 1) YJL019W 染色质 / 染色体结构 (2/2) - YKR030W 小泡运输 (2/2) - YLR128W 细胞极性 (2/4) -

YLR128W 细胞极性 (2/4) -

YLR269C RNA 处理 / 修饰 (2/2),RNA 接合 (2/2) -

YLR368W 蛋白质衰变 (2/5), 氨基酸新陈代谢 (2/5) - 细胞周期控制 (2/5)

YLR435W 蛋白质合成 (2/2) -

YLR456W RNA 处理 / 修饰 (2/4) RNA 处理 / 修饰 , mRNA 转录 ,mRNA 处理 (e: 1)

YNL311C 氨基酸新陈代谢 (2/2) -

YPL105C RNA 接合 (2/2) -

a 根据蛋白质相互作用推测仅列出与两个或两个以上的 已知功能的相互作用配偶的蛋白质，括号内的数字 为某一功能的相邻蛋白质数 / 已知功能的相互作用的 配偶蛋白质数。蛋白质相互作用推测根据 YPD 分类。 b 有关完整的数据 , 见附表 2 。 c 表中 Marcotte 等的推测只包括”高质量推测” , 括号内 指出推测的方法 (e 为实验证据 ;p 为种系发生轮廓 （ phylogenetic profile ） ; 两个或以上方法 ; 数字指链 接的数量 , 具体内容见 Marcotte 等 [22], 相同或相似的 推测用斜体表示。 Marcotte‘s 预测用 MIPS 术语表示 (2000 Nature America Inc. http://biotech.nature.com)

酵母双杂交技术 [Gal4 的 DB -- Gal4 的 AD] —→ 报道基因 (reporter gene)

[Gal4 的 DB -Snf1---Snf2- Gal4 的 AD]—→ 报道基因(reporter gene)

图 *** “-” ：结合作用，“ ---” ：相互作用，“—→”：激 活基因的转录与表达作用。

转化了 Snf1 融合表达载体和 Snf2 融合表达载体

[Gal4 的 DB -Snf1---Snf2- Gal4 的 AD]—→ 报道基因 (LacZ)表达 β- 半乳糖苷酶图 *** “-” ：结合作用，“ ---” ：相互作用，“—→”：激 活基因的转录与表达作用，“ >” 把基因被 整合到酵母染色体上；“∧”：为…上游调 控区。

{[ 上游调控区引入 GAL1 序列 ]^LacZ}> 酵母染色体 URA3位 GAL1 序列受 Gal4 蛋白调控

酵母的 GAL4 基因和 GAL80 基因 (Gal80 是 Gal4 的负调控因子 )被缺失

（ 1 ）“父亲” BD 与“母亲” AD 感情危机； （ 2 ）“父亲” BD 与“母亲” AD 不愿直接沟 通； （ 3 ）“父亲” BD 与“儿子” Snf1 在同一载体， “ 母亲” AD 与“女儿” Snf2 在同一载体； （ 4 ）通过姐妹之亲情重新结合为家庭： “父 亲” BD-“儿子” Snf1--“女儿” Snf2-“母 亲” AD ，再次发挥家庭功能（报告蛋白 质）。

上海中医药大学的医学知识整合研究

我们人类把关于人体的科学分为量子生物学、分子生物学、生物物理学、生物化学、细胞学、组织学、解剖学、生理学、免疫学、遗传学……大自然并没有这样做，大自然把一切都有条不紊地融为一体，把无数机制、无数元素（我们将不断地越来越多把它们细分）联成一个完美的网络。 因此，我们试图把所有的生物医学知识重新连接或整合起来也许是顺从了大自然的意志。

提出医学知识整合问题，一方面出于我们对世界的整体性本质的理解，出于对人类认知事业的自然归结的理解，即对人类认知活动的本义的理解。令人担忧的是这种整体性本质在当今崇尚“拆零”的还原论者眼中已不复存在。 另一方面出于一种责任，试图提醒人们在医学知识中就事论事地或在越来越狭窄的领域中理解和考虑问题是远远不够的。 提醒人们应该时刻以整合的眼光来看生命系统，提醒人们这么一个事实，即对生命系统的了解我们也许仅仅相当于一个小学生。

医学知识整合研究可谓“生逢其时”。 我们知道，人类基因组工程对人类基因组全体基因的测序刚完成不久。 作为人类科学史上一个伟大工程，人类基因组工程对生命科学作出了莫大贡献。但有人借此而提出的“一个基因一个病”这种极端还原论观点却受到了严重挫折。 但从另一方面，这一挫折却使科学家们更清醒地认识到，由一个一个基因、一个一个蛋白质（或酶）提供给我们的信息和理解是有限的，我们必须从众多基因众多蛋白质之间的复杂的关系（网）中寻找关于生命和疾病的真谛。 于是形形式式的生物调节网络、蛋白质网络、“蛋白质网络整合”、“药物本体整合”、“生物化反应网络”、“多个独立研究的医学证据统计学整合” ( 指循证医学的 meta- 分析 ) 等新的生物医学整合研究不断涌现、层出不穷。

有朋自远方来，不亦乐乎

仅在短短的十多年前，即上一世纪 80年代末，当时笔者提出医学知识模拟、运算和整合新研究时，很有形单影只之感，处境相当孤独，为寻找单词“整合”的英文对应词“ integration”也化了不少功夫。 因为当时“整合”一词在科学领域中还是相当冷僻的词。 然而弹指之间，“整合”之花已跃然成势。

1.Bao H.F.: The structure characteristics of the new research QMSOC and its relevant operators, J Tongji Med Univ, 1989, 9(4):235-238

2.Bao H.F.: Quantitative and Computerized Medicine--New research QMSOC(I), The proceeding of the First Conference of the Frontier for Life Sciences on Central-south China, 1989, 211-216

3.Bao H.F.: The quantitative integration of biomedical information by computer--New research QMSOC(II), The Proceeding of the First Conference of the Frontier for Life Sciences in Central-south China, 1989, 216-222

4.Bao H.F.: The new functions of Quantitatively Medicine Simulating and Operating by Computer-New research QMSOC(III), 1990, J Tongji Med. Univ, 10(1): 52-56

5.Bao H.F., Geng J.H. and Su Z.F.: Pansystems Methodology(PM) and a new research on large-scale integration of biomedicine—An introduction of QMSOC and its recent progresses , Acta of Jiansu Industrial College, Journal of Jiangsu Institute of Technology, 1991, 4 (2): 69-75

6.Bao H.F.,Ni X.W.,Lou S.: Integratable Relationized Medical Electronic Book (IRMEB)--- An Exploration of An New Type of Intellegent Knowledge Medium Under the Influence of Pansystems Theory. Advances in Systems Science and Applications (Inauguration Issue) 1995,p304-309

7.Bao H.F.: HCSL:A Human-Computer Commonly Understandable and Communicatable Medical Language, 《 Proceedings of The First China-Japan-Korea Joint Symposium on Medical Informatics(CJKMI'99) 》 , p177-181,1999

8.Bao H.F.:The Research on the Informatics Attributes of Medical Data, Information and Knowledge(Ⅰ),Chinese Journal of Medical Treatment, 2(1):4-8,2003

记关于复杂科学报告分维结构套结构，混沌变幻复变幻，长江滔滔有湍流，江山代代出才人。

——祝大家成为一个对初态敏感的、具有高维空间思维的、混沌的科学家和医生！

2003年 3月 26日