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蛋白质相互作用预测、设计与调控

ISSN号：1000-6818
期刊名称：Acta Physico - Chimica Sinica
时间：2012.10.10
页码：2363-2380
分类：O641[理学—物理化学;理学—化学]
作者机构：[1]北京大学化学与分子工程学院,物理化学研究所,分子动态与稳态结构国家重点实验室,北京分子科学国家实验室,北京100871, [2]北京大学定量生物学中心,北京100871, [3]北京大学-清华大学生命科学联合中心,北京100871
相关基金：国家自然科学基金（11021463,90913021）及国家科技部（2009CB9185000）资助项目.张长胜受到北京大学一清华大学生命科学联合中心优秀博士后项目资助
相关项目：生物网络研究

关键词：蛋白质相互作用, 相互作用预测, 蛋白质-蛋白质对接, 蛋白质相互作用设计, 蛋白质药物, 药物设计, Protein-protein interaction, Interaction prediction, Protein-protein docking, Protein-protein interaction design, Protein drug, Drug design

中文摘要：

蛋白质相互作用是生命活动在分子水平上的基本事件.蛋白质相互作用的三维图像可以给出关键生命活动过程的分子细节.了解蛋白质相互作用的原理有助于揭示生命活动的机制,并在此基础上开展有重要价值的蛋白质设计.本文对于蛋白质相互作用预测、设计和调控研究的近期进展进行了总结归纳,介绍了作者实验室在相关领域的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望.主要包括：（1）蛋白质相互作用网络、蛋白质相互作用机制和蛋白质复合物结构计算分析;（2）基于序列、结合位点以及复合物结构的蛋白质相互作用预测;（3）蛋白质相互作用设计方法;（4）利用化学分子调控蛋白质相互作用的方法;（5）针对蛋白质相互作用的蛋白质药物设计方法.

英文摘要：

Protein-protein interactions are the essential events in life at the molecular level Thethree-dimensional structures of protein-protein interactions provide clear pictures for the molecular details of various cellular processes. Understanding the basics of protein-protein interaction provides clues for revealing the secret of life, and useful information for designing proteins for various application purposes. The present review summarizes recent progresses of protein-protein interaction prediction, design, and modulation study, briefly introduces the progresses in the authors＇ group, and discusses future directions of the field. Protein-protein interaction network analysis, protein-protein interaction principles, and computational analysis of interfaces are briefly reviewed first. Methods and progress for predicting protein-protein interaction at sequence level, interaction-site level, and complex-structure level are given. Based on the knowledge about the nature of protein-protein interactions, protein-protein interaction design and modulation can be done on purpose. We give a summary of three kinds of protein-protein interaction design methods： redesign, grafting, and de novo, and three kinds of protein-protein interaction modulation methods using small molecules： direct competition, allosteric modulation, and stabilization. Protein design approaches for potential therapeutic applications targeting protein-protein interactions are also discussed.