蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)（PPI）

蛋白質(zhì)互作網(wǎng)絡(luò)（Protein-Protein Interaction Networks，PPI）是由蛋白通過(guò)彼此之間的相互作用構(gòu)成，來(lái)參與生物信號(hào)傳遞、基因表達(dá)調(diào)節(jié)、能量和物質(zhì)代謝及細(xì)胞周期調(diào)控等生命過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。系統(tǒng)分析大量蛋白在生物系統(tǒng)中的相互作用關(guān)系，對(duì)了解生物系統(tǒng)中蛋白質(zhì)的工作原理，了解疾病等特殊生理狀態(tài)下生物信號(hào)和能量物質(zhì)代謝的反應(yīng)機(jī)制，以及了解蛋白之間的功能聯(lián)系都有重要意義。

STRING數(shù)據(jù)庫(kù)介紹

STRING數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)搜索已知蛋白質(zhì)之間和預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)之間相互作用的數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)可應(yīng)用于2031個(gè)物種，包含960萬(wàn)種蛋白和1380萬(wàn)中蛋白質(zhì)之間的相互作用。它除了包含有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、從PubMed摘要中文本挖掘的結(jié)果和綜合其他數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)外，還有利用生物信息學(xué)的方法預(yù)測(cè)的結(jié)果。

研究蛋白之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)，有助于挖掘核心的調(diào)控基因，目前已經(jīng)有很多的蛋白質(zhì)相互作用的數(shù)據(jù)庫(kù)，而STRING是其中覆蓋的物種最多，相互作用信息最大的一個(gè)。目前最新版本為2019年1月19日發(fā)布的String 11.0。

STRING 使用彈簧模型來(lái)生成網(wǎng)絡(luò)圖像。節(jié)點(diǎn)被模擬為彈簧的質(zhì)量和連線；通過(guò)最小化系統(tǒng)的“能量”來(lái)計(jì)算圖像中節(jié)點(diǎn)的最終位置。首先，圖中連線的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的物理距離沒(méi)有意義。其次，雖然算法是確定的，但是新的節(jié)點(diǎn)添加到網(wǎng)絡(luò)會(huì)導(dǎo)致新圖像中節(jié)點(diǎn)位置完全改變。

STRING網(wǎng)站的使用

（1）界面是這樣的

如果我們輸入的是單個(gè)蛋白質(zhì)名稱，數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)輸出與該蛋白質(zhì)互作的所有蛋白質(zhì)的互作圖；如果我們一次輸入多個(gè)蛋白質(zhì)名稱或者序列，數(shù)據(jù)庫(kù)將只輸出輸入蛋白質(zhì)之間的互作網(wǎng)絡(luò)圖。

例如：輸入單個(gè)基因名稱：mxt (Drosophila melanogaster)

點(diǎn)擊節(jié)點(diǎn)和連線會(huì)給出蛋白質(zhì)詳情和證據(jù)詳情。

（2）節(jié)點(diǎn)和邊

（3）選項(xiàng)

String 11.0

Legend

節(jié)點(diǎn)和邊的樣式和含義

Settings

「meaning of network edges」：1）證據(jù)：其中顏色表示交互證據(jù)的類型；2）置信線厚度表示數(shù)據(jù)支持的強(qiáng)度；3）分子作用線形狀表示預(yù)測(cè)的作用模式。

「active interaction sources」：可以選擇哪種類型的證據(jù)將有助于預(yù)測(cè)分?jǐn)?shù)。

「minimum required interaction score」：將置信度得分設(shè)置為閾值，使得只有大于該分的關(guān)系才包括在蛋白網(wǎng)絡(luò)中。較低的分?jǐn)?shù)意味著更多的互動(dòng)，更多的假陽(yáng)性。

「network display mode」：1）靜態(tài)圖像：圖像是一個(gè)簡(jiǎn)單位圖圖像；2）交互式 svg：圖像是一個(gè)可擴(kuò)展的矢量圖形；3）交互式閃存：蛋白網(wǎng)絡(luò)顯示在 Flash 程序中，可實(shí)現(xiàn)更多功能（如，聚類）。

Analysis

給出了蛋白網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)要統(tǒng)計(jì)，如節(jié)點(diǎn)數(shù)和邊數(shù)。平均節(jié)點(diǎn)度是蛋白質(zhì)在網(wǎng)絡(luò)中平均有多少相互作用。聚類系數(shù)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)連接的度量。在Analysis可對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能富集，包括Biological Process (GO)、Molecular Function

(GO)、Cellular Component (GO)、KEGG Pathways與Reactome

Pathways等。

Exports

可導(dǎo)出PNG和SVG格式的網(wǎng)絡(luò)圖。如果想自己用Cytoscape調(diào)，也可以將蛋白網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)出為T(mén)SV，可以用Excel打開(kāi)，其中包括節(jié)點(diǎn)信息、node1_string_internal_id與combined_score等諸多信息。

位圖：PNG 文件格式的網(wǎng)絡(luò)圖像。

高分辨率位圖：PNG格式的圖像，分辨率為400 dpi。

矢量圖形：可以在Illustrator、CorelDraw、Dia等中打開(kāi)和編輯的SVG格式圖像。

表格文本： TSV 格式的數(shù)據(jù)?？梢栽?Excel 中打開(kāi)。（…as simple tabular text output）

XML 摘要：結(jié)構(gòu)化XML格式的數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)坐標(biāo)：描述網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)和顏色的平面文件格式。

蛋白質(zhì)序列 - MFA：多基因格式，含有網(wǎng)絡(luò)中的氨基酸序列。

蛋白質(zhì)注釋：制表符分隔的文件，描述網(wǎng)絡(luò)蛋白質(zhì)的名稱，結(jié)構(gòu)域和功能。

Clusters

將PPI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聚類。蛋白通過(guò)聚類形成不同顏色的成簇分布的蛋白互作網(wǎng)絡(luò)圖。

More/Less

點(diǎn)擊上圖More可以得到更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，同理點(diǎn)擊Less會(huì)使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)減少。

（4）STRING得到的TSV文件，導(dǎo)入Cytoscape：Import Networks from File System