中医药大学的研究 生物医学知识整合论

1、包含飞包含飞 翻译整理翻译整理上海中医药大学上海中医药大学 中医药信息学中医药信息学- -标准化研究室标准化研究室200032200032系统生物学与信息整合系统生物学与信息整合 n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 n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。 n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。n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

2、类，也用来推测364种以前的未特征化的蛋白质的功能。 n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。 蛋白质蛋白质 从蛋白质相互作用推测从蛋白质相互作用推测 marcotte等人的推测等人的推测nynr053c rna处理处理/修饰修饰(5/5) 转录转录,细胞组建细胞组建,核组建核组建, rna接合接合(5/5) mrna转录转录, mrna接合接合 (e: 3, p: 1) nbir1 细胞周期控制细胞周期控制(2/4) -ncns1 细胞张力细胞张力(2/3)，蛋白质折叠，蛋白质折叠(2/3) 细胞组建细胞组建,核组建核组建(p:33)ny

3、gl161c 小泡运输小泡运输(2/3)，细胞膜融合，细胞膜融合(2/3) -nyip3 小泡运输小泡运输(3/3) -nymr322c 细胞张力细胞张力(3/3) -nypr105c 小泡运输小泡运输(2/3) -naip2 细胞极性细胞极性(2/2) 细胞组建细胞组建, 碳水化合物利用碳水化合物利用, 碳水化合物代谢碳水化合物代谢, 新陈代谢新陈代谢, 发酵发酵; 能量能量(e:2,p:4) nduo1 有丝分裂有丝分裂(2/4) -nebs1 碳水化合物新陈代谢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）

4、预测蛋白质功能的比较 nfpr4 蛋白质合成蛋白质合成(2/3) 细胞组建，转录，核组建细胞组建，转录，核组建 (e:1,two:2)ngip2 有丝分裂有丝分裂(2/2) -nisa1 蛋白质合成蛋白质合成(2/2) 氮硫利用氮硫利用,代谢代谢,氮硫代谢氮硫代谢 (p:2)nrdi1 细胞极性细胞极性(2/3) g-蛋白质蛋白质(e: 1)nsmy2 rna接合接合(2/2) 转录转录;细胞组建细胞组建, mrna接合接合, 核组建，核组建，mrna转录转录(e:1) nydr100w 小泡运输小泡运输(2/2),细胞质融合细胞质融合(2/2) -nyel015w rna处理处理/修饰修饰(

5、2/6) 转录转录;细胞组建细胞组建, mrna接合接合 核组建核组建, mrna转录转录 (e: 1)nyer079w 信号传导信号传导(2/2) -nygl096w rna处理处理/修饰修饰(2/2),rna接合接合(2/2)转录转录;细胞组建细胞组建, mrna接合接合 核组建核组建, mrna转录转录 (e: 1)nyjl019w 染色质染色质/染色体结构染色体结构(2/2) -nykr030w 小泡运输小泡运输(2/2) -nylr128w 细胞极性细胞极性(2/4) -nylr128w 细胞极性细胞极性(2/4) -nylr269c rna处理处理/修饰修饰(2/2),rna接合接

6、合(2/2) -nylr368w 蛋白质衰变蛋白质衰变(2/5),氨基酸新陈代谢氨基酸新陈代谢(2/5) - 细胞周期控制细胞周期控制(2/5)nylr435w 蛋白质合成蛋白质合成(2/2) -nylr456w rna处理处理/修饰修饰(2/4) rna 处理处理/修饰修饰, mrna 转录转录,mrna 处理处理(e: 1)nynl311c 氨基酸新陈代谢氨基酸新陈代谢(2/2) -nypl105c rna接合接合(2/2) -na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

7、质相互作用推测根据ypd分类。 nb有关完整的数据,见附表2。 nc 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。marcottes预测用mips术语表示 n(2000 nature america inc. http:/) n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(re

8、porter 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-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n（1）“父亲”bd与“母亲”ad感情危机； n（2）“父亲”

9、bd与“母亲”ad不愿直接沟 通； n（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； n（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 n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。n因此，我们试图把所有的生物医学知识重新

10、连接或整合起来也许是顺从了大自然的意志。 n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。n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。n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。 n医学知识整合研究可谓“生逢其时”。n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。n作为人类科学史上一个伟大工程，人

11、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。n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。n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 n仅在短短的十多年前，即上一世纪80年代末，当时笔者提出

12、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。n因为当时“整合”一词在科学领域中还是相当冷僻的词。n然而弹指之间，“整合”之花已跃然成势。 n1.bao h.f.: the structure characteristics of the new research qmsoc and its relevant operators, j tongji med univ, 1989, 9(4):235-238n2.bao h.f.: quantitative and computerized medicin

13、e-new research qmsoc(i), the proceeding of the first conference of the frontier for life sciences on central-south china, 1989, 211-216n3.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 li

14、fe sciences in central-south china, 1989, 216-222n4.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): 52-56n5.bao h.f., geng j.h. and su z.f.: pansystems methodology(pm) and a new research on large-sc

15、ale integration of biomedicinean introduction of qmsoc and its recent progresses , acta of jiansu industrial college, journal of jiangsu institute of technology, 1991, 4 (2): 69-75 n6.bao h.f.,ni x.w.,lou s.: integratable relationized medical electronic book (irmeb)- an exploration of an new type of

16、 intellegent knowledge medium under the influence of pansystems theory. advances in systems science and applications (inauguration issue) 1995,p304-309 n7.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(cjkmi99)