蛋白质组学—引领后基因组时代
蛋白质组学概述
蛋白质组学综述摘要: 蛋白质组学是在后基因组时代出现的一个新的研究领域，它是对机体、组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究。
综述了蛋白质组学研究的技术手段及应用的最新进展。
关键词：蛋白质组学研究技术随着人类基因组草图2001年的正式发表[1]和2003年4月的最终完成[2]，科学家们又进一步提出了后基因组计划，蛋白质组( Proteome ) 研究便是其中一个很重要的内容。
蛋白质组学( Proteomics) 也正是作为功能基因组学的重要支柱20 世纪90年代应运而生，并已成为新世纪生命科学研究的前沿和热门领域。
1、蛋白质组学的研究内容与研究的必要性蛋白质组研究可分为两个方面：一方面是对蛋白质表达模式( 或蛋白质组组成) 的研究；另一方面是对蛋白质组功能模式( 目前主要集中在蛋白质相互作用网络关系) 的研究。
对蛋白质组组成的分析鉴定是蛋白质组学中与基因组学相对应的主要内容。
它要求对蛋白质组进行表征，即实现亚细胞结构、细胞或组织等不同生命结构层次中所有蛋白质的分离、鉴定及其图谱化。
此外，尚须比较、分析在发生变化的生理条件下蛋白质组所发生的变化。
如蛋白质表达量的变化，翻译后修饰的类型和程度，或者可能的条件下分析蛋白质在亚细胞水平上定位的改变等[3]，这就属于蛋白质组功能模式研究内容，又称比较蛋白质组学。
双向凝胶电泳( 2 -DE ) 和质谱( M S ) 技术是当前分离鉴定蛋白质的两大支柱技术。
通过分析一个蛋白质是否与有抑制功能的蛋白质相互作用可得到揭示其功能的线索，利用大规模酵母双杂交系统，建立相互作用关系的网络图，是目前功能蛋白质组学领域的研究热点之一。
蛋白质有其自身特定的活动规律，这些通常都无法直接从基因组的信息中反映出来。
这是因为基因组是均一的，在同一生物个体的不同细胞中基本相同，而且它是静态的，比较稳定而不易改变。
蛋白质组则具有多样性，同一生物个体的不同细胞中所含蛋白质的种类和数量都不相同，并且它是动态的，不断地改变着，即使是同一种细胞，在不同时期或在不同环境条件下，其蛋白质组分也在不断地发生着变化。
蛋白质组学综述
蛋白质组学在肿瘤研究中的应用摘要：随着人类基因组全序列草图的完成，从基因水平向蛋白质水平的深化，已成为生命科学研究的迫切需要和新的任务。
蛋白质组学的建立为研究蛋白质水平的生命活动开辟了更为广阔的前景，提供了新型有效的研究手段。
从蛋白质整体水平上研究肿瘤的发生与转移，寻找与肿瘤发生及转移相关的新的蛋白质、肿瘤特异性的标志物及肿瘤药物治疗的靶标，对肿瘤的诊治将起到重要作用。
本文对肿瘤蛋白质组学的研究进展进行了简要综述。
关键词蛋白质组学蛋白质组肿瘤研究进展人类基因组计划全基因组测序的完成，标志着后基因组时代的到来，其主要任务是分析细胞全部蛋白质的结构、功能和相互作用，即蛋白质组学。
恶性肿瘤是危害人类的主要疾病之一，但其发生发展机制仍不清楚，诊断、治疗效果也不理想，而蛋白质组学方法可望为肿瘤发生机制的研究和防治带来新的突破。
本文将蛋白质组学基本概念、研究技术和肿瘤蛋白质组学研究进展作一综述。
1. 蛋白质组和蛋白质组学概念蛋白质组（proteome）的概念最早是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins等于1994年在意大利的一次科学会议上提出的，他们对蛋白质组的定义：“蛋白质组指的是一个基因组所表达的蛋白质”；即“proteome”是由蛋白质的“prote”和基因组的“ome”字母拼接而成。
它是对应于一个基因组所有蛋白质构成的整体，而不是局限于一个或者几个蛋白质。
由于同一基因组在不同细胞、组织中的蛋白质表达情况各不相同，即使是同一细胞，在不同的发育阶段、不同的生理病理条件下甚至不同的环境影响下，其蛋白质的存在状态也不尽相同。
因此，蛋白质组是一个在时间和空间动态变化着的整体。
蛋白质组学（proteomics）是指以蛋白质组为研究对象，从整体的角度，分析细胞内动态变化的蛋白质组成与活动规律。
蛋白质组学研究主要包括：①表达蛋白质组学(expression proteomics)，研究细胞或组织中蛋白质表达的质和量的变化，以及不同时间基因表达谱的改变；②功能蛋白组学(functional proteomics)，研究在不同生理和病理条件下，细胞中各种蛋白质之间的相互作用关系及其调控网络，以及蛋白质的转录后修饰等；③结构蛋白组学(structure proteomics)，以阐明生物大分子蛋白质的三维结构特性为目的[1]。
蛋白质组学研究的完整解决方案
蛋白质组学研究的完整解决方案人体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，随着破译生命密码的人类基因组计划进入尾声，一个以蛋白质和药物基因学为研究重点的后基因组时代已经拉开序幕，蛋白质将是今后的重点研究方向之一。
然而，蛋白质的分离和鉴定非常费时，目前测定蛋白质的技术远远落后于破译基因组的工具，最好的实验室每天只能分离和识别出100种蛋白质。
据估计，人体内可能有几十万种蛋白质，这大概需要10年时间进行识别。
为了加快蛋白质组学研究进程，以专业生产蛋白质组学研究设备而著称的美国Genomic Solution Inc.公司开发了完整的蛋白质组学解决方案，由一系列机械手臂与软件，并结合了二维电泳实验设备与质谱仪，可以进行高效、自动化且具重复性的试验分析。
在Genomic solution值得信赖的技术平台上，你的研究工作将更富成效，重复性更好。
在这一整套Investigator平台上，各仪器之间配合无隙，由于它的整合性及标准性，使得研究进程大大加快，原来需要9—12个月才能获得数据结果发表的时间减少到9—12周。
这套完整的系统具备蛋白质组研究所需的众多功能：2-D电泳、图像获取、2-D胶分析、蛋白样品切割、蛋白消化、MALDI样品准备、消化及点样、数据分析整合，再加上制备好的胶、试剂及附件，使研究工作可以立即展开。
此套设备为进行蛋白质组学研究的利器,大大加速了蛋白质分离和鉴定的速度。
该系统主要由以下几部分组成：一、2-D电泳系统（Investigator? 2-D Electophoresis System）该系统主要进行2D PAGE第一向等电聚焦凝胶电泳和第二向SDS-PAGE电泳，设备包括2-D电泳系统所需的各种设备，如pHaser?（IPG胶条电泳）、管状制胶设备、二维电泳装置、电源设备、半导体冷却器及各种相关的蛋白纯化试剂盒。
产品特征：* 提供2D PAGE电泳所需的各种设备，使电泳更加简便，大大节约研究时间* 高分辨率：有效的第一向等电聚焦凝胶电泳和23cm X 23cm第二向SDS-PAGE大面积板胶提供清晰的电泳图像，有效提高单体、磷酸化和糖基化蛋白的分离* 大容量：可同时容纳15块1mm一维管状胶，或8块2-3mm管状胶；10块IPG胶条和10块二维电泳板胶* 灵活性：该系统用于管状胶、IPG 胶条、预制胶、自制胶和SDS PAGE胶使用* 恒温：高效的半导体制冷装置保证电泳体系温度恒定，温度变化< 0.5℃* 专门为高分辨率2D PAGE而设计的电源系统* 提供超纯的相关化学试剂和药品二、蛋白凝胶成像系统（Investigator? ProImage）ProImage专业的蛋白凝胶成像系统提供高灵敏度、高分辨率的大面积蛋白凝胶成像和分析。
双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-1
双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)-1一、蛋白质组学概论随着人类基因组计划的实施，生命科学步入了后基因组时代，出现了不同于以往经典生物实验科学的全新的研究方式─“生物大科学”。
这种生物大科学的核心思想是整体性研究，即以生物体内某类物质为对象进行完整的研究。
过去对生命活动的研究仅限于研究细胞内个别的基因或蛋白质，而基因组学和蛋白质组学的目标则是细胞内全部的基因和蛋白质。
因此，生物大科学与经典实验生物学在研究思路上有一个重要的区别：前者通常不针对具体的生物学问题或科学假设，其目标主要是把全部研究对象测定清楚，被称为“发现的科学”（Disco very Science）；而后者属于“小科学”，其实施则离不开具体的生物学问题或科学假设，被称为“假设驱动的科学”(Hypothesis-drive n Science)。
显然，生物大科学与经典实验生物学各有其所长，前者“广”而后者“深”。
如何把这二者有机地结合起来，使得人们能够更深刻更全面的揭示生命复杂体系和行为，这是后基因组时代生命科学工作者面临的重要课题，系统生物学（Systems Biology）就是针对这样一个时代需求而产生的生命科学研究领域的一门新兴学科。
它以基因组学和蛋白质组学为基础，通过实验观察和数学建模的反复迭代过程来描述和预测生物系统的动态行为。
点此下载本文的PDF全文：双向电泳(two-dimensional electrophores is).pdf蛋白质组学是系统生物学的基础和组成部分之一，在后基因组学时代的地位尤为突出。
蛋白质组学的内容包括：表达蛋白质组学（express ion proteomics）、结构蛋白质组学（structural proteomics）和功能蛋白质组学（functional proteomics）。
双向电泳是蛋白质组学研究的经典方法之一，特别是对于表达蛋白质学的研究是不可缺少的手段。
21世纪的最前沿科学之一
21世纪的最前沿科学之一，随着人类第一张基因序列草图的完成和发展，生命科学的研究也将进入一个崭新的后基因组学，即蛋白质组学时代。
正如基因草图的提前绘制得益于大规模全自动毛细管测序技术一样，后基因组研究也将会借助于现代生物质谱技术等得到迅猛发展。
本文拟简述生物质谱技术及其在生命科学领域研究中的应用。
1 质谱技术质谱（Mass SPectrometry）是带电原子、分子或分子碎片按质荷比（或质量）的大小顺序排列的图谱。
质谱仪是一类能使物质粒子高化成离子并通过适当的电场、磁场将它们按空间位置、时间先后或者轨道稳定与否实现质荷比分离，并检测强度后进行物质分析的仪器。
质谱仪主要由分析系统、电学系统和真空系统组成。
质谱分析的基本原理用于分析的样品分子（或原子）在离子源中离化成具有不同质量的单电行分子离子和碎片离子，这些单电荷离子在加速电场中获得相同的动能并形成一束离子，进入由电场和磁场组成的分析器，离子束中速度较慢的离子通过电场后编转大，速度快的偏转小；在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转，即速度慢的离子依然偏转大，速度快的偏转小；当两个场的偏转作用彼此补偿时，它们的轨道便相交于一点。
与此同时，在磁场中还能发生质量的分离，这样就使具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上，不同质荷比的离子聚焦在不同的点上，其焦面接近于平面，在此处用检测系统进行检测即可得到不同质荷比的谱线，即质谱。
通过质谱分析，我们可以获得分析样品的分子量、分子式、分子中同位素构成和分子结构等多方面的信息。
质谱技术的发展质谱的开发历史要追溯到20世纪初J.J.Thomson创制的抛物线质谱装置，1919年Aston制成了第一台速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程碑。
最初的质谱仪主要用来测定元素或同位素的原子量，随着离子光学理论的发展，质谱仪不断改进，其应用范围也在不断扩大，到20世纪50年代后期已广泛地应用于无机化合物和有机化合物的测定。
基因组学与后基因组时代
基因组学与后基因组时代随着人类对基因的研究不断深入，基因组学逐渐成为生命科学领域的重要分支。
基因组学研究的核心是对基因组的组成、结构、功能以及相互作用的理解。
这项技术的发展，不仅让我们更深入的了解人类是如何运作的，也为生物医学领域带来了前所未有的进展。
但是，随着技术的不断发展，”后基因组时代“也在不断向我们逼近。
基因组学是基因研究的综合体，在生物医学领域扮演着至关重要的角色。
基因组学研究的核心理念是将基因组上的个体基因、非编码RNA以及其他特殊序列等信息整合起来，并对其进行分析及全面的解读。
随着技术的不断发展，我们已经能够开展更加深入和精细的研究，这也带来了更广泛的应用前途。
过去的基因研究，往往注重研究自然选择和突变等对基因组的影响。
虽然这些研究为人类的基因组研究奠定了基础，但不能解释人类基因组的完整结构和功能特点。
而随着时间的推移，我们已经开始对基因组更加全面和细致的研究和探讨。
目前，基因组学的研究现在已经被扩展到了生态学、环境学、农业学、药物学以及其他许多方面。
新型测序技术、生物计算和人工智能等工具，不断提高着我们对基因组的理解和感知能力。
这使我们有了更多的数据，也让我们得以开发出更全面和创新的解决方案。
例如，机器学习算法可以大幅提高基因组学研究人员对大规模数据的分析能力，从而加速了基因组学所需的计算时间。
生物计算则有望让我们个性化地了解疾病、提高药物研发效率，同时还能潜在应用于植物改良、生物材料等善后。
但同时，我们也开始意识到，基因组学研究也有局限性，这些局限性反映在一些无法得到突破的问题上。
例如，对于基因序列数据的体积问题，目前的测序技术不可能将所有信息全部全面确定下来，或许只是"基因组学"在各个领域中发展的一小部分。
这种基因组学的制约，使我们必须寻找新的解决方案来补充现有技术的局限性。
而逐渐浮现的是“后基因组时代”概念。
所谓“后基因组时代”，是相对于基因组学而言的，象征着我们在研究哪些不能归结于基因组背后所托管的因素——几乎所有的生物过程都是由多种因素一起表现出来的。
基因组学和蛋白质组学研究的进展
基因组学和蛋白质组学研究的进展1. 引言近年来，随着生物技术的飞速发展，基因组学和蛋白质组学研究取得了巨大的进展。
本文将介绍基因组学和蛋白质组学的基本概念，并详细探讨它们在生命科学领域中的新进展。
2. 基因组学2.1 基因组学的定义基因组学是研究生物体基因组中所有基因的组成和功能的学科。
基因组由DNA分子组成，是生物体遗传信息的总和。
2.2 基因组测序技术基因组测序技术是基因组学研究的重要工具。
过去几十年来，随着测序技术的不断改进，人类基因组和其他生物体的基因组被成功测序，并开启了全基因组研究的新时代。
2.3 基因组学的应用基因组学的应用广泛涉及生命科学的各个领域，其中包括：- 疾病研究：基因组学为研究疾病的发病机制和基因突变提供了重要线索；- 药物研发：基因组学可以加速药物研发过程，帮助发现新的治疗靶点；- 人类进化研究：基因组学可以揭示人类进化的起源和演化历程。
3. 蛋白质组学3.1 蛋白质组学的概念蛋白质组学是研究生物体蛋白质组中所有蛋白质的组成和功能的学科。
蛋白质是生物体的关键组分，负责多种生物学过程。
3.2 蛋白质组学的技术蛋白质组学技术的发展为研究蛋白质组提供了有效手段。
包括： - 蛋白质质谱技术：通过质谱仪测定蛋白质分子的质量和结构，揭示蛋白质的功能和相互作用；- 蛋白质芯片技术：通过芯片上的蛋白质阵列，高通量地检测蛋白质的表达和相互作用。
3.3 蛋白质组学的应用蛋白质组学在生命科学中有着广泛的应用：- 细胞信号传导：蛋白质组学帮助研究信号转导通路中的关键蛋白质和相互作用；- 药物研发：蛋白质组学可以发现新的药物靶点，并加速药物研发过程；- 疾病诊断：蛋白质组学可以鉴定生物标志物，帮助早期诊断和治疗疾病。
4. 基因组学与蛋白质组学的结合4.1 蛋白质组学在基因组学中的应用蛋白质组学在基因组学研究中发挥着重要作用。
通过蛋白质组学技术的应用，可以验证基因组学的预测结果，揭示基因与蛋白质之间的关系。
后基因组研究名词解释
后基因组研究名词解释后基因组研究名词解释一、引言在今天的科技快速发展和创新变革的时代背景下，生命科学的研究也在不断取得突破性进展。
随着人类基因组计划的完成，人们已经进入了一个全新的时代——后基因组时代。
后基因组研究作为一项综合性的研究领域，对于揭示生物系统的复杂组织和功能起着重要的作用。
二、定义和背景后基因组（post-genomic）这个术语最早是由生物学家Ronald Davis在1998年提出来的，他用这个词来描述基因组学领域在人类基因组计划完成之后扩展的范围。
后基因组研究是一种整合多领域知识的研究方式，它借助于基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学以及系统生物学等技术和方法，从宏观和微观两个层面对生物体的整个生命周期进行综合性研究。
三、主要内容1. 后基因组研究的主要特点后基因组时代的到来，使得生命科学研究呈现出多学科、大数据、高通量和系统化的特点。
后基因组研究通常涉及到基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观遗传学等多个学科的交叉融合，从而实现对生物体的多个层面和多个维度的全面研究。
大数据的应用使得科学家们能够更加全面、准确地解读和挖掘生物信息，高通量技术的出现也使实验条件得到了极大改善，使得后基因组研究的精度和效率得以提高。
2. 后基因组研究的应用领域后基因组研究在生命科学领域的应用非常广泛。
在医学领域中，后基因组研究可以通过基因组信息、转录组信息和蛋白质组信息的综合分析，帮助科学家们深入理解疾病的发病机制、确定治疗方法和制定个性化医疗方案。
在农业领域，后基因组研究可以用于改良农作物的品质和增强植物的抗逆性等。
后基因组研究还可以应用于生物能源的开发利用、环境保护、食品安全等多个领域。
3. 后基因组研究的挑战和前景虽然后基因组研究取得了重要进展，但其中仍然存在一些挑战。
由于生物体是一个复杂的、高度动态的系统，其调控机制和网络仍存许多未知之数，这给后基因组研究带来了困难。
后基因组研究需要大规模的数据分析和处理，这对于计算能力和技术手段提出了更高的要求。
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蛋白质组学—引领后基因组时代
蛋白质组学是研究生物体内所有蛋白质的全面性质量和功能的学科，被视为引领后基因组时代的关键学科。
在20世纪90年代，人类基因组计划的完成标志着生物基因组学领域的一个重要里程碑。
然而，基因组测序只是解密了生物体内基因的
DNA序列，而基因的表达最终会导致特定蛋白质的产生。
因此，蛋白质组学作为与基因组学相辅相成的学科，为挖掘基因功能和生物系统中蛋白质之间的相互作用提供了重要的手段。
蛋白质组学研究的主要任务是解决以下问题：生物体内所有蛋白质的种类与数量如何？蛋白质如何被翻译、修饰、折叠、运输、定位和分解？所有蛋白质之间的相互作用和功能网络是什么？这些问题都是通过蛋白质组学技术来回答的。
蛋白质组学技术是包括蛋白质分离、鉴定、定量和功能分析等多种方法的综合应用。
其中最重要的是蛋白质质谱技术，它是利用质谱仪对复杂的蛋白质混合物进行鉴定和定量的主要手段。
蛋白质质谱技术可以通过蛋白质分子量、同位素标记、荧光探针等方法来定量鉴定蛋白质。
例如，双向电泳（2-DE）技术
可以将蛋白质样本分离成不同的斑点，并通过质谱仪的鉴定和定量来识别斑点中的特定蛋白质。
另外，代谢标记法和体外标记法则可用于研究蛋白质定量和交互作用等问题，这些技术有助于解析蛋白质分子结构和修饰，揭示蛋白质之间的相互作用和功能网络。
蛋白质组学在很多领域中都有广泛的应用。
例如，医学研究中常常使用蛋白质组学技术来发现蛋白质标志物，从而帮助诊断
疾病和优化治疗。
此外，蛋白质组学技术还被广泛应用于植物和微生物学研究等生物学领域，以研究蛋白质在植物发育和微生物环境中的功能和相互作用等方面的问题。
总之，蛋白质组学技术的发展和应用为基础生命科学研究提供了更加深入的了解，也为疾病诊断和治疗的研究提供了更加有效和精准的方法，有助于引领后基因组时代的生命科学领域的发展。