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基于配体结构的药物靶标预测及细胞色素P450酶代谢底物数据库CYP-Meta的构建

作　者: 周强
导　师: 魏冬青
学　校: 上海交通大学
专　业: 生物物理
关键词: 配体-靶标作用关系支持向量机机器学习细胞色素P450酶
分类号: R91
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

目前利用数据库中现有的配体-靶标对应关系进行新的药物-靶标相互作用关系已经被证明可以为新药的发现提供有力的帮助。目前,相比于人类基因组所能编码蛋白的数量,已经得到实验验证的药物靶标数量是很少的,为解决这一问题,在本文中,我们利用STITCH数据库中所提供的数据信息发展了一种可以对配体-靶标对应关系进行预测的机器学习模型。STITCH数据库中收录了约5000万条配体-靶标相互作用的对应关系,其来源主要包括三类:实验数据、文本挖掘信息以及其他一些数据库中所收录的信息。我们又根据分子结构信息的构建方式为支持向量机(SVM)配体-靶标对应关系设计了新的特征向量。通过五倍交叉验证和独立测试集的检验,我们所构建的预测模型是被证明拥有很高预测准确性的。此外我们还利用特征筛选的方式获得了91个特征信息,利用这些特征所购建的预测模型的预测效果已经与用全部332个特征所购建的预测模型的结果十分接近了。同时我们还利用我们所构建的模型对一个已知的靶标蛋白进行了潜在配体的预测分析,结果也证明我们的模型的预测结果还是准确有效的。细胞色素P450酶(CYP450)为一类亚铁血红素蛋白的超家族,目前已经发现能够参与到内外源有机物代谢的该家族的单体数目已经超过了2700个。并且在人体中已经发现了57种细胞色素P450酶的亚家族,其中CYP1,CYP2以及CYP3这三个家族的细胞色素P450酶主要负责人体内的外源性代谢产物的催化代谢,我们所购建的细胞色素P450酶代谢产物数据库(CYP-Meta)主要收集和整理了约3000条左右的CYP450代谢底物的记录,并将其按照对细胞色素P450酶代谢活性的影响,将其划分为普通底物、抑制剂以及激动剂三类。CYP-Meta收录的小分子信息包括常见的理化属性信息,如logP、pKa以及分子量等,同时CYP-Meta中还收集了由细胞色素酶所介导的各种反应类型信息。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
基于分子结构的药物靶标预测  10-47
  第一章绪论  10-19
    1.1 引言  10-11
    1.2 药物研发：从单靶点-单药物到多靶点-多药物  11-13
    1.3 化学基因组学  13-17
    1.4 本章小结  17-19
  第二章数据和方法  19-33
    2.1 数据信息  19-23
    2.2 基于支持向量机（SVM）的预测  23-28
    2.3 基于SEA 算法的预测  28-31
    2.4 预测模型的检验及评价方法  31-32
    2.5 本章小结  32-33
  第三章结果与讨论  33-46
    3.1 SVM 方法五倍交叉验证的预测结果  33-34
    3.2 独立测试验证结果  34-36
    3.3 特征值筛选结果  36-43
    3.4 SEA 算法的预测结果  43-44
    3.5 利用SVM 预测已知靶标蛋白的潜在配体  44-45
    3.6 本章总结  45-46
  第四章总结  46-47
CYP450 代谢底物数据库CYP-Meta 的构建  47-60
  第一章绪论  47-55
    1.1 细胞色素P450 酶简介及研究历史  47-48
    1.2 细胞色素P450 酶序列及功能的多样性  48-51
    1.3 细胞色素P450 酶与药物代谢  51-52
    1.4 细胞色素P450 酶与药物的相互作用  52-53
    1.5 与药物代谢相关的细胞色素P450 酶数据库  53
    1.6 本章小结  53-55
  第二章 CYP-Meta 数据库  55-60
    2.1 数据来源及数据库结构  55-56
    2.2 CYP-Meta 数据库整体描述  56-57
    2.3 CYP-Meta 数据库详细描述及查询方式  57-59
    2.4 本章小结  59-60
参考文献  60-66
致谢  66-67
攻读硕士学位期间所参与的科研项目  67-68
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  68-71
附件  71

基于配体结构的药物靶标预测及细胞色素P450酶代谢底物数据库CYP-Meta的构建

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