STRING数据库的蛋白质相互作用(PPI)网络分析

STRING数据库的蛋白质相互作用(PPI)网络分析

    在转录调控相关的文献中,我们经常能够看到这样的蛋白质相互作用网络(protein protein interaction network,PPI network)。具体而言,这些相关的文献中首先通过RNA-seq、表达谱芯片或者蛋白质组分析等,找到了在不同分组样本间一系列的差异表达基因或蛋白。随...

    在转录调控相关的文献中,我们经常能够看到这样的蛋白质相互作用网络(protein protein interaction network,PPI network)。具体而言,这些相关的文献中首先通过RNA-seq、表达谱芯片或者蛋白质组分析等,找到了在不同分组样本间一系列的差异表达基因或蛋白。随后,通过STRING数据库(https://string-db.org/)检索了编码蛋白间可能的潜在相互作用,并构建了蛋白质相互作用网络表示出来,目的是描述这些基因或蛋白之间存在怎样的相互关系,例如物理接触、靶向调节等,最终阐述生物体中有意义的分子调节网络。

相关文献来源图片,STRING的蛋白质相互作用网络

    目前,STRING数据库收录了超过5000个物种、2千多万种蛋白、30多亿个相互作用的信息。这些蛋白质相互作用既包括直接的物理作用,也包括共表达相关性。通过STRING数据库,我们可以很方便地搜索已知蛋白间的关系,以更好地理解生物体中复杂的调控网络。

    本节就让小编带大家认识STRING数据库的蛋白质相互作用(PPI)网络分析,以下简称PPI网络。类似地,以给定的一串基因名称列表为例进行搜索。

1、准备输入数据

    假设我们同样基于表达谱数据获得了一些差异表达的基因列表,现在有待于识别这些基因间的关系。考虑到编码基因发挥作用的最终形式是以蛋白功能实现的,因此就通过STRING数据库搜索这些差异基因间可能的相互作用。

准备待搜索的基因名称列表

  

2、输入基因名称列表并指定物种

    首先翻开STRING数据库(https://string-db.org),点击主页的“SEARCH”。新界面中,选择“Multiple proteins”执行多蛋白间的相互作用分析。输入或上传给定的基因或蛋白名称列表,并在“Organism”中指定物种,然后点击“SEARCH”进入下一步。

搜索界面及相关设置

  

3、基因-蛋白关系确认

在新界面中,STRING数据库返回了给定基因对应的蛋白名称,有待进一步确认。默认情况下,直接点击“CONTINUE”继续即可。

确认基因和蛋白的对应关系

  

4、蛋白互作(PPI)网络获得

    然后会在数据库中匹配给定蛋白的相互作用关系,很快即可得到PPI网络了。

    网络图中,节点代表各蛋白,节点标签为这些蛋白的名称。节点中的图案代表了该蛋白质的三维结构,如果为空则结构目前未知。若两个蛋白质之间存在相互作用,则以连线连接,连线的颜色反映了互作类型,包括试验验证的或预测得到的,也包含直接物理作用、共表达、基因融合等关系。有关节点和连线的颜色等所代表类型的详细信息,可点击下方“Legend”查看。

    在网络图中点击感兴趣的某特定蛋白,将以弹窗展示其名称、结构、功能、物种来源等详细信息。对于表征蛋白互作的连线的描述同样如此,点击感兴趣的连线,将弹窗展示互作两节点的描述,证据来源,互作类型,以及得分值等信息。

PPI网络图

图例中,对蛋白节点和互作类型的描述

  

5、网络编辑

    对于网络图中孤立的不存在任何互作的蛋白,如不期望展示,可在“Setting”的下方选择“hide disconnected nodes in the network”隐藏。

    类似地,根据蛋白间的互作类型或互作强度、可信度等,也可在“Setting”中进行一些筛选。例如可选是否展示直接物理互作、共表达、基因融合等类型,或者根据互作得分过滤去除低可信的、强度较弱的互作等。

    对于网络整体布局,可以在网络中拖动节点的位置,进行调整。

Setting界面可以选择或过滤一些蛋白节点或互作类型

  

6、蛋白功能分析

    此外,STRING同时还能对网络中的蛋白进行基因本体(GO)富集分析等,提供这些蛋白所参与功能的见解。

网络中蛋白的GO功能富集分析

  

7、网络图及蛋白互作关系表的输出

    最后对网络图输出保存,或者将识别的蛋白质相互作用关系导出,可点击“Exports”,选择需要的信息下载。

选择下载结果内容

    例如这是调整布局后,去除孤立节点并过滤低可信度相互作用的最终网络。

下载后的网络图示例
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鱼翔浅底,鹰击长空,驼走大漠
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