在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，通過對細(xì)胞、組織或器官的蛋白質(zhì)分析鑒定明確蛋白質(zhì)在不同物種中發(fā)揮的功能以及蛋白質(zhì)間的相互作用關(guān)系。而當(dāng)你僅僅知道一個蛋白質(zhì)名稱的時候，如何才能知道這個蛋白質(zhì)存在于什么物種的、什么細(xì)胞內(nèi)、它的作用是什么、結(jié)構(gòu)是什么、以及與它有相互作用的蛋白質(zhì)是哪些？

今天就讓我們用一個蛋白打開uniprot的大門，通過Uniprot數(shù)據(jù)庫來剖析一個蛋白吧！

uniprot數(shù)據(jù)庫

uniprot（The Universal Protein Resource）蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫是一個整合了EBI（European Bioinformatics Institute），SIB（the Swiss Institute of Bioinformatics），PIR（Protein Information Resource）三大數(shù)據(jù)庫的資源。目前國際上序列數(shù)據(jù)較完整、注釋信息較豐富的蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫。

以蛋白HLA-A為例，可以通過uniprot數(shù)據(jù)庫查詢該蛋白的具體信息，具體步驟為：

在搜索框內(nèi)輸入蛋白名，點擊Search得出的界面如下（圖1）：

圖1 | 蛋白HLA-A搜索結(jié)果

1、為搜索框，可用關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，點擊搜索框左側(cè)可選取所需的搜尋范圍和側(cè)重的搜尋結(jié)果。

2、表示序列類型，Swiss-Prot是經(jīng)過人工注釋、審核過的序列，TrEMBL是由核苷酸數(shù)據(jù)庫注釋為蛋白質(zhì)編碼區(qū)的序列自動翻譯而成，未經(jīng)人工審核。

3、表示篩選條件，可根據(jù)物種、關(guān)鍵詞等篩選蛋白。

4、為搜尋結(jié)果，這一部分可選擇自己需要進(jìn)行編輯保存，之后所選內(nèi)容便會在搜索結(jié)果界面顯示（如圖2）。

圖2 | 搜尋結(jié)果顯示內(nèi)容設(shè)置界面

圖3 | BLAST方法

也可將查詢到的序列下載到本地，可選擇不同的數(shù)據(jù)類型（圖4）：

圖4 | 搜索結(jié)果下載方法

對蛋白的詳細(xì)分析

圖5 | 蛋白P04439詳細(xì)內(nèi)容頁

1、該蛋白的基礎(chǔ)信息，具體包括該蛋白的登記信息（蛋白名、基因名、物種、是否經(jīng)過人工審核、蛋白質(zhì)相關(guān)信息質(zhì)量評分等）、出版發(fā)表的文章信息等。

2、蛋白信息對應(yīng)的條目名稱，可以根據(jù)需求選擇。

3、條目的詳細(xì)內(nèi)容，點擊條目名稱則會出現(xiàn)對該部分內(nèi)容的解釋（圖6）：

圖6 | 以“Function”為例的條目內(nèi)容解釋

研究目的不同便會注重不同的條目，在這里我們重點解釋以下幾個部分：

1、Function部分描述該蛋白在物種內(nèi)發(fā)揮的功能、活性位點以及其GO三大層面——分子功能（Molecular Function，MF ）、細(xì)胞組分（Cellular Component ，CC）、生物過程（Biological Process ，BP）的功能等，這一部分主要是生物學(xué)知識（圖7）。

圖7 | Function部分具體內(nèi)容

2、Names & Taxonomy部分提供蛋白名、基因名、NCBI物種分類編碼及分類譜系以及該蛋白在其他數(shù)據(jù)庫的ID（圖8）。

圖8 | 蛋白HLA-A搜索結(jié)果

3、Subcellular location 可了解該蛋白的亞細(xì)胞定位，附帶亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)圖，注釋該蛋白存在的位置以及GO注釋信息（圖9）。

圖9 | Subcellular location 部分具體內(nèi)容

4、Pathology & Biotech提供與該蛋白質(zhì)相關(guān)的疾病和表型信息，包括與遺傳變異相關(guān)的疾病信息、發(fā)生變異的位點等（圖10）。

圖10 | Pathology & Biotech部分具體內(nèi)容

5、PTM / Processing這部分內(nèi)容針對蛋白的氨基酸序列，分析翻譯后修飾特征。展現(xiàn)在不同位點的轉(zhuǎn)錄后修飾及加工信息，提供了信號肽、二硫鍵、磷酸化位點等信息。除此之外還提供了其他蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫的鏈接，可查看質(zhì)譜實驗的結(jié)果（圖11）。

圖11 | PTM / Processing部分具體內(nèi)容

6、Interaction提供有關(guān)蛋白質(zhì)四級結(jié)構(gòu)以及與其他蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)復(fù)合物相互作用的信息，其中詳細(xì)描述該蛋白與其他蛋白如何發(fā)生作用？在這一部分可關(guān)注String數(shù)據(jù)庫提供的數(shù)據(jù)，可用作蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析（圖12）。

圖12 | Interaction部分String數(shù)據(jù)庫鏈接

7、Structure提供有關(guān)蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的圖形，可交互操作改變?nèi)S結(jié)構(gòu)方向以及大??；而二級結(jié)構(gòu)不同顏色的標(biāo)注解釋了在相應(yīng)的位點氨基酸序列的形態(tài)。

圖13 | 蛋白的三維結(jié)構(gòu)圖形

圖14 | 蛋白的二維結(jié)構(gòu)標(biāo)注

在這一部分中還提供了蛋白質(zhì)詳細(xì)的家族分類、對同源蛋白和系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系進(jìn)行分析、蛋白質(zhì)序列、序列的分析工具以及列出該蛋白到其他數(shù)據(jù)庫的鏈接。每一個部分的使用方法和代表的意義在uniprot中都有完整的解釋，我們可以根據(jù)需求進(jìn)行篩選。

Uniprot數(shù)據(jù)庫作為目前世界上序列最多、注釋信息最完整的數(shù)據(jù)庫，可以說它不僅為蛋白質(zhì)的研究提供數(shù)據(jù)支持，更是為生命科學(xué)領(lǐng)域提供了寶貴的資源。本文所講的知識點在uniprot數(shù)據(jù)庫中僅為滄海一粟，更多有用的知識和技能只有你打開uniprot才能知道。

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