基因组学课件蛋白质

第九蛋白质和蛋白质组1Lifeisbasedonproteinsandtheirin 2OneGenome–different21.蛋白质的合成ProteinBiosynthesisor蛋白质的生物合成又称翻译，是以mRNA为模板指导合成蛋白质的过3蛋白质合成体ProteinBiosynthesis三种mRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA, tRNA（transferRNA,转移RNA）4（1）真核生物mRNA的特影响翻译起始影响翻译起始调控的5’非翻译区的发夹结上游开放阅读框（upstreamopenreadingframeKozak序列63’ploy(A)5’端帽子指导起始因子搜索起 子，并与之结合5’非翻译区的发夹结构:影响翻译效率。（例：植物醇溶 编码的mRNA，其引导序列含有不完全的反向重复序列，产生一20bp长的双链RNA，如果这段重复序列缺失，翻译效率可增加50倍。内部核糖体进入位点赖（N）译RNA 样 帽。7上游开放阅读框NA例：酵母 ， 合成的GCN4蛋白是许多氨基酸合成的转录因子，在细胞遭遇氨基酸饥饿时，GCN4蛋白可以大量合成 mRNA上游uORF的编码序列合成短肽，以减少下游GCN4蛋白质起子的利用。由于GCN4蛋白质合成减少，氨基酸合成 的表达受到抑制8 3’ploy(A)在果蝇的胚胎发育过程中，有许多母源mRNA在卵细 (2)读框架（reading指mRNA中一段含有翻 的碱基序列AUGGGC 氨基 氨基 氨基每三个一组连续阅 阅读框架可能存在的阅读框架 阅读框架 阅读框架 核糖体选择正确的开放框 开放阅读（openreading开放阅读AUGGGCAAUCCCUA 终 真核 白质翻译的起首先识别mRNA5’端tN(elonnfacto，)tNtNtNNNN如果A位点mRNA是UAA、UGA或UAG终止子(terminationcodon或stopcodon)，由于没有与之匹配的反子，氨酰-tRNA不能结体上，于是蛋白质合成终止。StopStop2、蛋白质组（学）诞生的必蛋白质 生理功能的执行者和命现象的直接蛋白 生命活动的执行只有蛋白质才是生物最终表型的决定因 preteios（第一,希腊语即蛋白质是生物的“第一物质”，没蛋白质就没 改变后的血红蛋白称为镰状血红蛋白组和转录组不能准确地代表（1）一 组对应着多个蛋白质组（动态的蛋白质组（2）mRNA表达与相应的蛋白表达存在时间（3）mRNA表达的部位（4）不同mRNA的稳定性和翻译效率不同，有的甚至不翻（5）不同蛋白质的稳定性不同（结构蛋白、信号分子（6）premRNA通过可变剪接生成不同的成熟（8）蛋白质之间的相互作用更难 水平得以认可变剪接（Alternative选择性表达出不同蛋白可变 Dscam 过38,000mRNA种翻译后是指蛋白质共价加工的过400多种修饰乙酰化—通常于蛋白质的N末端加入甲基化—在赖、精氨酸等的侧链氨基上加入 正是在这样的背景下,蛋白质组学应运而数万的蛋白质“鱼群单钩独钓VS“一网打尽”的全景全息研究模（二）、蛋白质组学研究的历 组计划 科学家NormsnG.Anderson蛋白质组学时代到来的标志《Electrophoresis1997年，Wilkins等 2000年，第一个完整蛋白质组“ 蛋白质组学时代到来的标志 与展望“Andnowfortheproteome”；“Proteomicsingenomeland”对蛋白质组学研究发出了时代性Organization,HUPO）成立2001年 把蛋白质组学列为六大研究热点之第（第一是干细胞1、蛋白质组及蛋白蛋白质组蛋白质组学科，是功能组学的重要组成部分。蛋白质组 组的这些差异所致结果（1）1 对应N个蛋白，蛋白数远 人 数由32亿对碱基，编 目前认为是大概法国国 中心 尔Cell 10311061107Proteomeofa 108（2）（2）一 组对应着多个蛋白质蛋白组主导，型“Abutterflyandacaterpillarhavethesamegenomebutdifferent从 卵发展到从卵发展到各期胚胎1012胞胞类型，再成年，再逐渐衰外形、形成和 曾以为：生命的复杂程度 数目成正细酵真

真核生豆科果软体动

鲨软骨原核生

多骨两栖爬虫鸟人哺乳动 数水稻：45022-55615内蛋白质相互作用的数量大约为65*是果蝇的10倍（两者 数差不到2倍*是单细胞酵母的20的Estimatingthesizeofthehuman PNAS,2008,105:6959-个复杂交错和精密调控的反应网络蛋白质相互作用个复杂交错和精密调控的反应网络“植物相互作用组数据库 nt ctome膜融细胞结蛋白质折蛋白质移

蛋白质降囊泡运细胞极胞

氨基酸代细胞同期交配反分信号转

有蛋白质修染色质 结RNA聚合酶II转

减DNA合重DNA修蛋白质合RNA加核-胞质RNA聚合酶III转脂质/脂RNA聚合酶III转

细胞应急

磷化合物

RNA聚合酶I转2016-5-

蛋白质相互作二、蛋白质组学研究内容及方(一)蛋白质组学研究的主要内（basicmc鉴生内 2、比较蛋白质组学（comparativeproteomics）：对生物体（二）（二）

蛋白样品的蛋白样品的IEF和PAGE胰酶对脱色后蛋白质的消感的切质谱质谱的多 图、 分质谱结果的生物质谱结果的生物信息学分析和

（三）蛋白质组学的主要 翻译后修饰的鉴定：如磷酸化、糖基化、酶原激活等过程基于液相色谱的工作流程（LC-based ClassicalGE&LCtoProteinIDGapelo(2010)J双向电泳（twodimensionalgelelectrophoresis,2D-差示电泳（differentialgelelectrophoresis,DIGE毛细管电(capillaryelectrophoresis,(highperformanceliquid分子筛柱层析质谱分massspectrometry生物信息蛋白质组 所需的条蛋白质组一般技术1、样品的提取蛋白质组一般技术2、双向电3、固定、染色及脱5、图像分析及差异点的寻6、蛋白点的挖取及酶7、蛋白点的质谱鉴理想的样 需满足条样品的保理想的样 需满足条 理想的样 需满足条 分离的一般过i、细胞和ii、样品的提取方 TCA(三氯乙酸 酚抽iii、样心、透析、柱层析，核酶等方法消除干 去除杂关键是尽量不丢失蛋白和减少核酸的清多糖的清除（超离心、TCA沉淀等去污剂的清除 沉淀法等盐离子和外源带电小分子的清除（透析 沉淀法iv、蛋白质预分离技术的应 样品的保 i、干粉保ii、溶解保2、双向电（1）（2）（3）上（4）平（5）第二向电 2-DE原理示意两维间在两片塑料膜间于－80℃保存数月。3、2-DE凝胶蛋白质斑点的检染色理想显色剂的 安全灵敏简单特异性快速稳定兼容性4、干胶5、图像分差异 6、蛋白质的挖取及酶 手工挖蛋白质的酶 脱色 还原 干 干燥 烷基酶解 样品回 7、蛋白质的荷比(m/e)差异,分离样本,确定分子量质谱分析离心

基质辅助激光解吸电离电喷雾电离基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱

质量分析离子

离子阱

(Matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry,MALDI-TOF-MS)常用的质谱仪有：MALDI-TOF-MSESI-Q-MSESI-IT-MS；里叶变换离子回 质谱鉴定和注释蛋白质的TypicalresultfromMALDI-Peptidefingerprinting(PMF)withMALDI- ?

data

theoretical???isidenticalto串联质谱测定多肽基于ITRAQ技术的蛋白质组iTRAQiTRAQiTRAQ试剂包括3报告部肽反应部平衡部位(图

平衡部分：质量数分别为31~24Da，与报告部分相互配合，保证灵敏度高：适用范围广：可以对任何类型的蛋白质进行鉴定，包括膜蛋白 自动化程度高：iTRAQ实验流 iTRAQ实验流程 ：收集不同组别的样本并分别取蛋白质iTRAQiTRAQ(例如对照组用iTRAQ117标记，其他3个实验组分别用iTRAQ114,115,116标处理组(114-116)中的相对表达量较数据库检索，得到蛋白的定性信三、蛋白质组学的2、发3、抗4、贮藏保5、病原菌JournalofProteomics，2011（74）,8,WuWuetal.JournalofExperimentalBotany,Vol.65,No.6,pp.1651–1671, ntBiology2013,Fig.1–Theleafandflowerprimordiainpeachareenclosedindormantvegetativeandfloralbuds,respectively.(Α)Floralbudsbreakearlierthanvegetativebuds.Peachorchardinfullbloomisvulnerabletozedamagebylate-springfrosts.(Β)Peachtreebranchwithpost-dormantreadytobreakbuds.(C)Floraland(D)vegetativebudsat