蛋白质组学ppt

1、蛋白质组学、背景、有限的基因数量和基因结构的相对稳定性与生命现象的复杂性和可变性。从基因组到蛋白质组，对蛋白质的数量、结构、性质、相互关系和生物学功能进行全面深入的研究已经成为生命科学研究的迫切需要和重要任务。基于基因组学的科学时代，基因组学，后基因组学，功能基因组学，转录组学，蛋白质组学，结构基因组学，结构基因组学，所有蛋白质折叠的三维结构！第一节是蛋白质组学的概念和发展，第二节是蛋白质组表达模式的研究方法，第三节是蛋白质组功能模式的研究方法，主要内容，第一节是蛋白质组学的概念和发展，即由基因组表达的蛋白质。威廉姆斯和威尔金斯在1994年提出，这是一个动态的概念，这意味着不同的细胞在不同的时

2、间表达不同的蛋白质。蛋白质组学和蛋白质组学的概念对应于基因组中所有蛋白质的整体，而不限于一种或几种蛋白质。同一基因组在不同细胞和组织中的表达不同。时空动态变化的整体。蛋白质组学是应用各种技术手段研究蛋白质组学的一门新兴科学。其目的是从整体角度分析细胞内蛋白质组成、表达水平和修饰状态的动态变化，了解蛋白质之间的相互作用和联系，揭示蛋白质功能和细胞生命活动的规律。主要研究内容是了解特定细胞、组织或器官产生的蛋白质类型；阐明各种蛋白质分子如何形成类似于电路的网络；描述蛋白质的精确三维结构，并揭示其结构的关键部分，如与药物结合并决定其活性的部分。蛋白质表达的全球变化研究，蛋白质组学，蛋白质组功能模型通

3、过分离蛋白质复合物对蛋白质-蛋白质相互作用的系统研究，蛋白质组研究包括两个方面：基因组转录组蛋白质组研究，基因组表达的蛋白质研究人类基因组第一稿的测序完成表明，人类基因组中约有250，000种蛋白质，只有2-5%的蛋白质被鉴定，这是由功能蛋白质组学提出的。功能蛋白质组学是指在细胞的某一阶段与某一生理现象相关的所有蛋白质。它介于传统的单个蛋白质的蛋白质化学研究和所有蛋白质的蛋白质组学研究之间。局部研究蛋白质组的每个功能亚组。结合几个亚组，逐渐描绘出接近活细胞的“所有蛋白质”的蛋白质组图。在各国政府的支持和国际知名研究和商业机构的参与下，澳大利亚于1996年建立了世界上第一个澳大利亚蛋白质组分析设

4、施(apaf)，国家癌症研究所(nci)投资1000万美元建立了肺、直肠、乳腺和卵巢肿瘤的蛋白质组数据库。nci和美国食品和药物管理局联合投资数百万美元建立不同癌症阶段的蛋白质组数据库。英国已经建立了三个蛋白质组研究中心，对已经完成或即将完成基因组测序的生物进行蛋白质组研究。赛莱拉公司投资数亿美元，开始对人体组织、细胞和体液中的蛋白质及其异构体进行综合鉴定和分类，并构建新一代蛋白质表达数据库。第一届国际蛋白质组学会议于1997年举行，第二届国际蛋白质组学会议于1998年在美国旧金山举行，应用蛋白质组学会议于1999年1月在英国伦敦举行。中国也于1998年开始蛋白质组学研究，并在中国科学院上海生

5、物化学研究所举办了两次国家蛋白质组学研讨会。中国蛋白质组学研究会成立于2003年，第一届、第二届和第三届中国蛋白质组学学术会议分别于2003年9月、2004年8月和2005年8月举行，第三届国际蛋白质组学会议于2004年10月在中国北京举行。科技部已将疾病蛋白质组学研究纳入中国“973”计划和“863”计划；中国国家自然科学基金也将“蛋白质组研究”列为重点项目。中国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌的蛋白质组学研究方面取得了很大进展。第二部分研究了蛋白质组学表达模式的研究方法、蛋白质组学的组成、差异和功能，主要研究目标如下：(1)蛋白质组学研究中的样品制备，一般来说，细胞或组织中的全部蛋白质组分都可

6、以用于蛋白质组学分析。也可以进行样品预分类，即可以将细胞或组织中的整个蛋白质分成不同的部分，分别进行研究。样品预分类的主要方法，蛋白质溶解性：蛋白质定位，如可溶性蛋白质和不溶性蛋白质；蛋白质细胞器定位如膜蛋白和核蛋白：线粒体、高尔基体、叶绿体等。样品预分类的主要功能是提高低丰度蛋白质的装载量和检测灵敏度。在组织水平的蛋白质组样品的制备中，临床样品都与各种细胞或组织混合，它们的状态是不同的。例如，肿瘤中的癌性上皮细胞总是与血管和基质细胞混合在一起。激光捕获显微切割(lcm)，它可以直接在显微镜下从组织切片中精确地分离特定的细胞或细胞群。(2)蛋白质组研究中的样品分离，双向电泳，2-de):利用蛋

7、白质的等电点和分子量，结合凝胶化学特性，分离各种蛋白质。它能分离分子量为10100千道尔顿的蛋白质。它的高灵敏度和高分辨率便于计算机分析和处理图像，并与质谱联用。2-de技术的缺点是很难用该技术有效地分离极端酸性、极端碱性蛋白质、疏水性蛋白质、极端大蛋白质、极端小蛋白质和低丰度蛋白质。凝胶内酶解耗时费力，难以与质谱联用实现自动化。新非凝胶技术、液相色谱、液相毛细管电泳、毛细管电泳、(3)常见蛋白质显色技术、考马斯亮蓝染色、常见显色方法比较、试验染色与银染色比较、有机染料与银染色，试验染色灵敏度为30100ng，线性范围为20倍；银染色的线性范围为40倍，灵敏度为试验染色的100倍。胶体考马斯亮

8、蓝染色技术可以实现聚丙烯酰胺凝胶电泳的无背景染色，其极限灵敏度为810ng，但该染料溶液会修饰蛋白质，影响质谱分析结果。胺黑通常用于染色转移到聚偏二氟乙烯和/或硝酸纤维素膜上的蛋白质。银染的缺点是对某些蛋白质的染色效果差，影响后续的蛋白质测序和质谱分析。两种染色技术都会降低树胶中的蛋白质产量。阴性染色可以提高聚丙烯酰胺凝胶上蛋白质的回收率，但不能用于膜染色。结果表明，胶表面着色，蛋白斑点透明。在高速(515分钟)下，蛋白质的生物活性得以保持：一旦金属离子与络合剂如乙二胺四乙酸或三/甘氨酸转移缓冲液络合，蛋白质就可以通过萃取转移。它主要适用于蛋白质显色、凝胶上完整蛋白质的被动提取和质谱分析。该技

9、术主要包括使用金属盐染料和锌咪唑染料。胶体扩散染料，主要用于高灵敏度检测转移到硝酸纤维素和聚偏氟乙烯膜上的蛋白质，但不用于凝胶染色。这这项技术主要包括印度油墨染料和胶体金属染料。有机荧光染料，包括共价结合和非共价结合的荧光染料。后者是最常用的，其典型代表是商业化的荧光染料，如sypro红、橙和红宝石。这三种染料可以一步对sds-page凝胶中的蛋白质进行染色，约3060分钟即可完成，灵敏度为210ng。染色凝胶用标准实验室300纳米紫外透射仪保存，线性范围为三个数量级。这三种染料的电泳染色结果与sage在酵母中获得的基因表达水平的动态范围相匹配。在tris/甘氨酸转移缓冲液中染色后，蛋白质可以

10、转移到膜上，并且可以通过免疫染色或edman测序来鉴定蛋白质。金属螯合染料是一种与现代蛋白质组学研究兼容的相对较新的蛋白质显色试剂，专门设计用于与常用的微化学表征过程兼容。它们不含戊二醛、甲醛或吐温-20等。并可方便地与集成的蛋白质组学平台(包括自动凝胶染色仪、图像分析工作站、机器人剪切仪、蛋白质酶解工作站和质谱仪等)相结合。)。sypro红宝石也是一种基于钌的金属发光染料。(4)凝胶的图像处理和分析以及凝胶中酶的消化，凝胶图像的扫描：图像处理：斑点检测和定量：凝胶比率：数据分析：数据表示和解释：建立二维数据库：目前，已有各种图像分析软件可用于凝胶3360 melanie ii (biorad

11、)、pdquest (biorad)、foretix 2d full(amersham pharmacia biotecho)图像主2d铂的图像分析，它能完成蛋白质斑点识别和匹配，具有很强的分析功能，但其缺点是需要大量的图像人工校对。通过二维电泳分析正常肝细胞和肝癌细胞的蛋白质组差异表达谱。由圆形点标记的点是它们之间的区别。蛋白质数是参考凝胶中蛋白质点的指数。蛋白质的凝胶内酶消化包括挖掘感兴趣的蛋白质点、含蛋白质的凝胶脱色、凝胶内蛋白质的酶消化等过程。(5)质谱，样品分子电离后，根据不同离子间隙核比率(m/z)的差异，分离并测定分子量。原理上，质谱是先电离物质。jj汤姆逊制造的第一台质谱仪主要

12、用于同位素测定和无机元素分析，并开始用于有机物分析。气相色谱-质谱成为有机物分析的重要工具。新的质谱技术：电喷雾电离源、大气压化学电离源、液相色谱-质谱、电感耦合等离子体质谱、质谱技术的发展过程、约瑟夫约翰汤姆森爵士的主要贡献1906年诺贝尔物理学奖：气态离子传导的理论和实验探索弗雷德里克索迪的主要贡献1921年诺贝尔化学奖：极大地提高了我们对放射性物质的认识，他还在同位素的起源和性质方面做出了杰出的工作。弗朗西斯威廉阿斯顿1922年诺贝尔化学奖的主要贡献：用质谱法对非放射性元素的同位素进行大规模研究；提出整数法则。汉斯g德梅尔和沃尔夫冈保罗都获得了1989年的诺贝尔物理学奖。他们的主要贡献是

13、：离子阱质谱的发展。1996年诺贝尔化学奖由小罗伯特柯尔夫哈罗德沃克托理查德斯莫利爵士分享，并作出了重大贡献：2002年利用质谱技术发现了约翰芬恩和田中光一与库尔特乌思里奇分享了诺贝尔化学奖，并作出了重大贡献：开发了一种分析生物大分子的软电离方法。质谱相关工作的成果，离子源，质谱仪的离子源主要包括：化学电离源(ci)，快速原子轰击，fab源(fab)，电喷雾电离源(esi)，大气压化学电离源(apci)，大气压光电离源(appi)，基质辅助激光解吸电离源(maldi-tof)，电子电离ei，每种电离方法都有一定的分子量检测范围。电喷雾质谱和基质辅助激光解吸质谱是诞生于20世纪80年代末的两种轨

14、道电离技术。这两项技术的出现彻底改变了主要用于小分子研究的传统质谱技术。它们具有高灵敏度和高质量的检测范围，使得在pmol水平上精确分析分子量高达数万到数十万的生物大分子成为可能，并且发展迅速。它被称为“软”电离技术，因为它在电离过程中不会破坏分子结构，并能实现分子量大于10000质量单位的生物大分子的质量分析。横坐标是离子的质核比，纵坐标是离子的相对强度或相对丰度。乙醇如下：(6)蛋白质序列测定，主要有两种方法：序列数据库搜索):从头解释，以及它们各自的特点。数据库搜索算法将实验质谱与从数据库中的肽序列获得的理论质谱相关联。获得候选肽序列，其对质谱分析具有低质量要求，并且可以识别复杂的蛋白质样品，只要待识别的蛋白质样品的序列存在于数据库中。从头算法利用实验质谱中峰之间的质量差异直接计算肽序列，无需数据库的帮助就可以识别数据库中不存在的新序列，但需要较高质量的质谱数据。瑞士的瑞士-prot数据库拥