蛋白质组学导论

MolecularandCellularProteomicsJournalofProteomeResearchProteomicsBriefingsinFunctionalGenomics&ProteomicsProteomicsclinicalapplicationsProteomeProteomeScienceCurrentProteomicsGenomicsandProteomicsTheInternetJournalofGenomicsandProteomicsProteomicsJournal相关的期刊：当前1页，总共35页。1

1.1.生命科学或生物科学生命科学或生物科学:

生物体是一个多层次、多功能的复杂结构体系，研究其运动变化规律的科学。当前2页，总共35页。2JamesWatson(left)wasonly24whentogetherwithFrancisCrick(right)hepublishedthepaperthatfirstdescribedthestructureofDNA。当前3页，总共35页。3TheCentralDogmaofMolecularBiologyCrick,1958Crick,1958TheCentralDogmaofMolecularBiology当前4页，总共35页。4生命的奥秘…GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCATCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCTCCACCATGCCGCCACCACGCCACCATGCTTCTTCCTCATCTCGCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT…当前5页，总共35页。5

“基因决定论”、“还原论”生命科学的研究热衷于把复杂的生物体层层分解,从个体到器官,从器官到组织,从组织到细胞,再从细胞到分子,最终力求在基因水平上寻找个体生命现象的根源.生命科学的研究几乎呈现出以基因为中心的势态.当前6页，总共35页。6

“基因决定论”、“还原论”在高等动物、植物转基因研究中常出现外源目的基因表达沉默、表达水平太低、引起相邻其他基因突变、后代遗传性状不稳定等困扰，造成了转基因动植物产业化的瓶颈。妇女细胞中BRCAI基因发生突变，该妇女到60岁后约有70%的概率会患乳腺癌。那么还有30%的女性未患癌症？当前7页，总共35页。7

“基因决定论”、“还原论”Dulbecco1975年诺贝尔奖要彻底阐明癌症的发生、演变侵袭和转移的机制，必须对人体细胞的基因组（即全部基因）在整体上进行全序列分析。1986年，Dulbecco提出了进行人类基因组计划研究的建议。2005年，Goodman等认为复杂多细胞生物的基因调控受到多个层次的相互制约:有机体个体调节、细胞调节、转录调节、翻译调节和后加工调节等相互影响，且各层次均离不开它们所处环境的作用。当前8页，总共35页。8第一章蛋白质组学导论DNARNAProteinMetabolismGenome“Genomics”Proteome“Proteomics”Metabolome“Metabonomics”Transcriptome“Transcriptomics”当前9页，总共35页。91.2基因组学基因组:是一种生物体或个体细胞所具有的一套完整的基因及其调控序列。基因组学：研究基因组的结构组成、时序表达模式和功能，并提供有关物种及其细胞功能的进化信息。特点：强调进行细胞中全部基因及非编码区的整体性考察和系统性研究，从而全面揭示基因与基因间的相互关系、基因与非编码序列的关系、基因与基因组的关系。当前10页，总共35页。101.2基因组学技术：

DNA体外扩增技术-PCR

高通量自动化DNA测序技术基因组数据库及分析软件当前11页，总共35页。11当前12页，总共35页。12Thehumangenome~3.2x109bp(thirtytimelargerthanC.elegansorD.melongaster)codingsequencesformonly5%ofthehumangenomeRepeatsequencesover50%Only~32.000genesHumangenomeisdistributedover22chromosome

pairsplusXandYchromosomesExonsofprotein-codinggenesarerelativelysmallcomparedtootherknowneukaryoticgenomesIntronsarerelativelylongProtein-codinggenesspanlongstretchesofDNA(dystrophin,codinga3.685aminoacidprotein,is>2.4Mbplong)Averagegenelength:~8,000bpAverageof5-6exons/geneAverageexonlength:~200bpAverageintronlength:~2,000bp~8%geneshaveasingleexonSomeexonscanbeassmallas1or3bp.当前13页，总共35页。13ThehumangenomeAllpeoplearedifferent,buttheDNAofdifferentpeopleonlyvariesfor0.2%orless.So,onlyupto2lettersin1000areexpectedtobedifferent.Evidenceincurrentgenomicsstudies(SingleNucleotidePolymorphismsorSNPs)implythatonaverageonly1letteroutof1400isdifferentbetweenindividuals.meansthat2to3millionletterswoulddifferbetweenindividuals.

当前14页，总共35页。141.2基因组学测序技术：

Sanger-双脱氧核苷三磷酸（ddNTP）链末端终止法

Ronaghi-pyrosquencing（焦磷酸测序法）当前15页，总共35页。15Megabase毛细管自动测序仪当前16页，总共35页。16当前17页，总共35页。171.2基因组学pyrosequencing（焦磷酸测序法）：单链DNA模板被合成互补链，4种dNTP按与模板碱基互补的原则依次有序地结合到模板上，每当一个dNTP成功地加到模板时会释放出焦磷酸（ppi），其释放数量与结合进入DNA的dNTP数量相当。当前18页，总共35页。181.2基因组学当前19页，总共35页。191.2基因组学数据库：

NCBI、EMBL、DDBJ、Expasy当前20页，总共35页。201.3转录组学转录组:1)从一个细胞的基因组中被转录出来的全部mRNA.2)一个细胞、组织或生物体的全部RNA的集合体，也包括非编码的RNA。转录组学：对转录水平上发生的事件及其相互关系和意义进行整体研究的一门科学。当前21页，总共35页。211.3转录组学研究内容：对特定细胞的转录与加工研究，包括转录因子在启动区的组装、转录前体mRNA、RNA加帽、剪接体的形成与剪接。对转录物编制目录（cataloging)，归类研究。3)绘制动态的转录物图谱。4)转录物调控网络。当前22页，总共35页。221.3转录组学技术：生物芯片技术

GeneChip将标记的mRNA与点在固定支持物上的cDNA或寡核苷酸序列进行杂交，杂交后每个点的强度就代表特定序列的表达水平。当前23页，总共35页。231.3转录组学基因芯片的工作原理与经典的核酸分子杂交方法(southern、northern)一致，均应用已知核酸序列作为靶基因与互补的探针核苷酸序列杂交，通过随后的信号检测进行定性与定量分析。具体讲是将许多特定的寡核苷酸片段或cDNA基因片段作为靶基因，有规律地排列固定于支持物上，样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子或放射性同位素作为探针，然后按碱基配对原理将两者进行杂交，再通过荧光或同位素检测系统对芯片进行扫描，由计算机系统对每一探针上的信号作比较和检测，从而得出所需要的信息。

当前24页，总共35页。241.3转录组学当前25页，总共35页。251.4蛋白质组学澳大利亚的Wilkins和Wiliams(1994)在意大利举行的第一届国际双向电泳会议上首次提出-蛋白质组(proteome)的概念.1995年,Wasinger在Electrophoresis上首次发表蛋白质组的研究文章,蛋白质组被定义为:一个基因组编码的全部蛋白质.1997年,Wilkins和Wiliams将蛋白质组定义为:一个基因组或组织所表达的全部蛋白质.1999年,Nature杂志将蛋白质组定义为:在一个细胞的整个生命过程中由基因组表达的以及表达后修饰的全部蛋白质.当前26页，总共35页。261.4蛋白质组学蛋白质组学:整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的一门科学.研究内容:不仅包括对细胞内各种蛋白质的识别与定量化,还包括确定它们的细胞内外的定位、修饰、相互作用、活性及其功能。当前27页，总共35页。271.4蛋白质组学1）蛋白质组学与单一蛋白质的研究比较？2）蛋白质组学与基因组学的比较？基因组学概念相比，由于基因组是基本稳定的，一个生物体仅有一个确定的基因组，组成该生物体的所有不同细胞都含有相同的基因组。但基因组内各个基因表达条件和表达的程度则随时间、地点和环境条件而不同，所有蛋白质组作为一个整体在一个生物体的不同组织，在不同的发育条件下是不同的。当前28页，总共35页。281.4蛋白质组学技术：双向凝胶电泳生物质谱生物信息学技术生物芯片技术酵母双杂交系统当前29页，总共35页。291.5代谢物组学代谢（metabolism）：生物体从环境中摄取各种物质作为原料合成其自身的物质，也摄取大量营养物质进行降解，把营养物质的化学键能转变成生物体所需的能量形式，此过程是一系列的生物化学过程被称为代谢。E.coli微生物细胞内有上千种代谢化学反应，估计100多种分子起着核心作用。当前30页，总共35页。30当前31页，总共35页。311.5代谢物组学代谢物组（metabolome）：Tweeddale(1998):全部代谢物的库（totalmetabolitepool)。代谢物组学（metabonomics,metabolomics)：“定量描述生物内源性代谢物质的整体及其对内因和外因变化应答规律的科学”。当前