蛋白质和蛋白质组学

蛋白质和蛋白质组学第1页/共25页蛋白质组(proteome)：由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质。蛋白质组学(proteomics)：是研究蛋白质组或应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科。蛋白质和蛋白质组学第2页/共25页人类基因组计划的完成3-4万个基因，30亿对碱基基因组是唯一的，但蛋白表达是变化的后基因组—蛋白质组的研究是21世纪生命科学的主要任务（WilkinsMRetal1997)1994年Williams提出测定有机体的基因组所表达的全部蛋白1995年Wilkins正式提出Proteome一词由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，而研究蛋白质组功能为蛋白质组学（Proteomics）蛋白质组及蛋白质组概念的提出第3页/共25页(一)基因组与蛋白质组比较第4页/共25页第5页/共25页

基因组转录组蛋白组ThestudyofproteinsexpressedbygenomesCompletionofthesequencingofthe1stdraftofhumangenomeindicatesthereareapproximately250,000proteinsinthehumangenomeOnly2-5%ofproteinsinhumangenomehavebeenidentified第6页/共25页第7页/共25页第8页/共25页第9页/共25页第10页/共25页第11页/共25页Expressionproteomics(表达蛋白组学)ThestudyofglobalchangesinproteinexpressionProteomicsCell-mapproteomics（细胞图谱蛋白组学）Thesystematicstudyofprotein-proteininteractionsthroughtheisolationofproteincomplexes第12页/共25页(二)蛋白质组研究的主要方法双相电泳技术（twodimensionalelectrophoresisgel2D）“双向”高效柱析法:

分子筛柱层析反向柱层析质谱分析(MS):辅助激光解析/离子化(matrix-assistedlaserdisorption/ionization);电喷雾离子化（electrosprayionizationESI）生物信息学第13页/共25页蛋白组研究的三个主要步骤：Separationofindividualproteinsby2-Dpolyacrylamidegelelectrophoresis(2-DPAGE)IdentificationbymassspectrometryorN-terminalsequencingofindividualproteinsrecoveredfromthegelStorage,manipulation,andcomparisonofthedatausingbioinformatics第14页/共25页SamplePrep2-DGELSMASSSPECMALDI-TOFSpotCutterProteinDigestMALDISpottingSampleSWISS-PROT/TrEMBLESIMS/MSImagingD/BASEPepSeq蛋白组学研究过程SWISSPROT/TrEMBLMicroMassABIBruker样品样品制备2维电泳纯化和点样质谱测序数据库分析

成像第15页/共25页双向电泳技术1975年，O`Farrelletal发明了双向电泳技术。能检测到3000-4000种总蛋白，最大可达到一万种一个细胞有5000-6000种不同蛋白，人体有250种细胞，每个细胞表达300-400种自身特有蛋白第16页/共25页第17页/共25页第18页/共25页质谱分析(MS):分类：辅助激光解析/离子化&电喷雾离子化原理：样本分子离子化后,根据不同离子间质荷比(m/e)差异,分离样本,确定分子量介质辅助的激光解吸/离子化第19页/共25页第20页/共25页第21页/共25页生物信息学生物信息学在基因组学/蛋白质组学的研究中起重要作用。包括数据的输入、储存、加工、索取以及数据库之间的联系。数据处理需要设计各种特殊软件，对数据进行综合分析，不同的数据库之间要有高效自动的应答。数据库要有严密管理。蛋白质组比基因组具有更大的复杂性。基因组学/蛋白质组学的发展促使生物信息学迅速发展。例如用生物信息学对质谱得到的肽指纹图谱（peptide-massfingerprinting）分析出了一个新的在进化过程中保守的模序（motif），它对蛋白质的结构和功能具有重要意义。用分子建模（molecularmodelling）第22页/共25页

一、亚细胞水平的遗传物质—染色质1、DNA的分子结构和特征2、染色质的分子组成和结构3、染色质的结构与基因表达二、基因、基因