蛋白质组学课程论文
蛋白质组学的研究

目录
• 蛋白质组学概述 • 蛋白质的分离与鉴定 • 蛋白质的表达与调控 • 蛋白质组学在生物医学中的应用 • 蛋白质组学的研究前景与挑战
01
蛋白质组学概述
定义与特点
定义
蛋白质组学是一门研究细胞、组织或 生物体中所有蛋白质及其功能的科学。
特点
蛋白质组学具有全局性、动态性和功 能性的特点,强调对蛋白质的整体和 系统层面的研究。
蛋白质-脂质相互作用
蛋白质之间相互作用可以形成复合物, 实现特定的生物学功能。
蛋白质与脂质之间的相互作用可以影 响细胞膜的结构和功能。
蛋白质-核酸相互作用
蛋白质与核酸之间的相互作用可以调 节基因的表达和转录。
蛋白质的细胞定位
01
细胞核定位
细胞质定位
02
03
细胞膜定位
许多蛋白质在细胞核中发挥功能, 通过核定位信号实现细胞核内的 定位。
VS
详细描述
目前蛋白质鉴定技术已取得显著进展,但 仍面临挑战。高灵敏度技术能够检测低丰 度蛋白质,有助于发现新的生物标志物和 治疗靶点。高分辨率技术能够区分蛋白质 的同分异构体和修饰形式,有助于深入了 解蛋白质的多样性和功能。
蛋白质翻译后修饰的深入研究
总结词
蛋白质翻译后修饰在调控细胞功能中发挥重要作用,对其深入研究有助于揭示生命活动 的奥秘。
2
质谱技术通过测定蛋白质离子的质量,推断蛋白 质的氨基酸序列,具有高灵敏度和高精度。
3
核磁共振技术通过测定蛋白质分子中氢原子和碳 原子的共振信号,解析蛋白质的三维结构。
蛋白质的数据库与比对
蛋白质数据库是蛋白质组学研究的基 础,如UniProt、NCBI等数据库提供 了大量的蛋白质序列和结构信息。
蛋白质论文

一前言人类基因组计划完成后,美国于2001年9 月正式启动了“功能糖组学”研究项目,项目的总体目标就是阐明由蛋白质- 糖链相互作用的介忖的细胞通讯机制。
基因组计划提供了最基本的遗传信息。
而许多基因的功能仍需要阐明。
其中的关键就是要了解蛋白质翻译后的修饰,而蛋白质的糖基化便是最主要的翻译后修饰之一。
二本论蛋白质糖基化是蛋白质翻译后的一种加工过程,是蛋白质一种重要的翻译后修饰【1】。
2.1蛋白质糖基化定义蛋白质的糖基化是指在糖基转移酶作用下将糖转移至蛋白质,和蛋白质上的氨基酸残基形成糖苷键的过程。
糖基化是对蛋白的重要的修饰作用,有调节蛋白质功能作用。
具体过程:N-连接的糖链合成起始于内质网,完成与高尔基体。
在内质网形成的糖蛋白具有相似的糖链,由Cis面进入高尔基体后,在各膜囊之间的转运过程中,发生了一系列有序的加工和修饰,原来糖链中的大部分甘露糖被切除,但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子,形成了结构各异的寡糖链。
糖蛋白的空间结构决定了它可以和那一种糖基转移酶结合,发生特定的糖基化修饰。
许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接的糖链。
O-连接的糖基化在高尔基体中进行,通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖,连接的部位为Ser、Thr和Hyp的OH 基团【2】,然后逐次将糖基转移到上去形成寡糖链,糖的供体同样为核苷糖,如UDP-半乳糖。
糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记,改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。
在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上,形成蛋白聚糖。
这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层,有些锚定在膜上。
2.2蛋白质糖基化分类2.2.1N-连接的糖基化糖通过与蛋白质的天冬酰胺侧链的酰胺氮连接而修饰蛋白质,所以将这种糖基化称为N-连接的糖基化, N位糖基化根据其末端精细结构的不同又可分为高甘露糖型、复合型和杂合型。
这一过程是在内质网中进行的。
蛋白质组学技术研究进展及应用

蛋白质组学技术研究进展及应用随着基因组学研究的深入,人们发现基因组学存在一定的局限性,在这种背景下,20世纪90年代产生了一门以蛋白质组为研究对象,在整体水平上研究细胞内蛋白质的组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质学。
随着人类基因组草图2001年的正式发表和2003年4月的最终完成,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)是作为功能基因组学的重要支柱,并已同基因组学(Genomics)和生物信息学(Bioinformatics)一起成为新世纪生命科学研究的前沿和热门领域,Nature,Science杂志在公布基因组序列草图的同时,分别发表了述评和展望,将蛋白质组学的地位提到前所未有的高度,认为它是功能基因组学前沿研究的战略制高点和新世纪最大的战略资源——“有用基因”争夺战的重要“战场”。
1 蛋白质组学的概念、研究内容及意义蛋白质组(proteome)源于protein和genome两词的杂合,最早是由澳大利亚的WILKINS等于1995年提出,其定义为“一种基因组所表达的全部蛋白质”。
因蛋白质组具有时空性和可调节性,蛋白质组的概念实际指在特定时刻、特定环境和实验条件下基因组所表达的全部蛋白质。
蛋白质组学的核心在于大规模地对蛋白质进行综合分析,通过对某种物种、个体、器官、组织或细胞的全部蛋白质性质(包括表达水平、结构、分布、功能、丰度变化、翻译后修饰、细胞内定位、蛋白质与蛋白质的相互作用、蛋白质与疾病的关联性)的研究,对蛋白功能做出精细和准确的阐述。
蛋白质组学最有价值的优势是它可以观察在特定的时间下一个完整的蛋白质组或蛋白亚型在某种生理或病理状态中,发生的相应的变化。
蛋白质组学的研究内容主要有两方面:结构蛋白质组学和功能蛋白质组学。
结构蛋白质组学主要是蛋白质表达模式的研究,包括蛋白质氨基酸序列分析及空间结构的解析。
蛋白质组学

蛋白质组学阐明生物体各种生物基因组在细胞中表达的全部蛋白质的表达模式及功能模式的学科。
包括鉴定蛋白质的表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用等。
百科名片蛋白质组学(Proteomics)一词,源于蛋白质(protein)与基因组学(genomics)两个词的组合,意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。
蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识,这个概念最早是由Marc Wilkins 在1995年提出的。
前言蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础,也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。
通过对正常个体及病理个体间的蛋白质组比较分析,我们可以找到某些“疾病特异性的蛋白质分子”,它们可成为新药物设计的分子靶点,或者也会为疾病的早期诊断提供分子标志。
确实,那些世界范围内销路最好的药物本身是蛋白质或其作用靶点为某种蛋白质分子。
因此,蛋白质组学研究不仅是探索生命奥秘的必须工作,也能为人类健康事业带来巨大的利益。
蛋白质组学的研究是生命科学进入后基因时代的特征。
基本策略蛋白质组(Proteome)的概念最先由Marc Wilkins提出,指由一个基因组(genOME),或一个细胞、组织表达的所有蛋白质(PROTein). 蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别,它随着组织、甚至环境状态的不同而改变. 在转录时,一个基因可以多种mRNA形式剪接,并且,同一蛋白可能以许多形式进行翻译后的修饰. 故一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物,蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目. 蛋白质组学(Proteomics)处于早期“发育”状态,这个领域的专家否认它是单纯的方法学,就像基因组学一样,不是一个封闭的、概念化的稳定的知识体系,而是一个领域. 蛋白质组学集中于动态描述基因调节,对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定,鉴定疾病、药物对生命过程的影响,以及解释基因表达调控的机制. 作为一门科学,蛋白质组研究并非从零开始,它是已有20多年历史的蛋白质(多肽)谱和基因产物图谱技术的一种延伸. 多肽图谱依靠双向电泳(Two-dimensional gel electrophoresis, 2-DE)和进一步的图象分析;而基因产物图谱依靠多种分离后的分析,如质谱技术、氨基酸组分分析等.研究基础90年代初期开始实施的人类基因组计划,在经过各国科学家近10年的努力下,已经取得了巨大的成就。
蛋白质组学对中医证候学论文

蛋白质组学对中医证候学研究的思考【摘要】作为后基因组时代的一门新兴科学-蛋白质组学在生命科学研究中展示出前所未有的优势。
中医证候是辨证论治的基础和核心,对证候本质的研究是中医药现代化研究的关键问题之一。
将蛋白质组学引入中医证候分类及证候演变规律的研究,对从分子生物学水平探讨中医学与蛋白质组学是必须的。
借助蛋白质组学研究的技术和方法,对中医”证候”进行研究,为从整体蛋白质表达的水平上阐明证候的本质及中医诊疗的分子机理,发展中医药学,走中医药现代化之路奠定了基础。
【关键词】蛋白质组学;中医证候;中医诊疗;中医药现代化随着人类基因组序列的完成,人类已经由基因组时代进入后基因组时代。
基因数量的有限性和基因结构的相对稳定性使基因组学研究成功迈入到功能基因组学研究。
蛋白质组学遂成为后基因时代的研究前沿和热点领域。
将蛋白质组学引入中医证候学研究,必将进一步为证候分类、辩证标准的选择和个体化等提供可靠的依据,对于发展中医药学,走中医药现代化之路具有深远的影响。
本文综述了蛋白质组学研究的主要关键技术及其与中医证候学研究的相关性。
1蛋白质组及蛋白质组学1994年澳大利亚的wilkin和williams等第一次提出了蛋白质组(proteome)概念[1、2],指由一个基因组,或一个细胞、组织所表达的全部蛋白质。
蛋白质组学(proteomics)以蛋白质组为研究对象,分析细胞内动态变化的蛋白质组组成成分、表达水平与修饰状态,了解蛋白质间相互作用与联系,在整体水平上研究蛋白质的组成与调控的活动规律[3]。
蛋白质组研究是为了识别及鉴定一个细胞或组织所表达的全部蛋白质以及它们的表达模式,是对基因组研究的重要补充,是生物体在蛋白质水平上定量、动态、整体性的研究[4]。
蛋白质组研究数据与基因组数据的整合,将在后基因组研究中发挥重要作用。
2蛋白质组学研究技术2.1双向凝胶电泳技术1975年,意大利生化学家o’farrell在对大肠杆菌、老鼠及几尼猪的蛋白质研究中,发明了双向电泳技术[5](iso-dlat),具有高分辨率、快速、简便等优点。
(细胞生物学专业优秀论文)蛋白质...

知识水坝为您倾心整理(小店)如需格式转换服务请发豆丁站内信或联系QQ@2218108823知识水坝为您倾心整理(小店)如需格式转换服务请发豆丁站内信或联系QQ@2218108823所有功能蛋白质组学研究都包含了四个关键技术平台:样品制备操作:部分氨基酸序列信息分析;蛋白鉴定与定量;蛋白胞内功能分析(图1)。
分析相互作用蛋白的第。
步需要特异性地富集这些蛋白。
这需要我们至少了解其中一个蛋白的功能活性。
在非变性条件下,从蛋白混合物(如细胞裂解液)中分离富集相互作用蛋白复合物可以通过免疫共沉淀,Pul卜down图1.蛋白质组学中重要的四个技术平台,蛋白亲和层析(EinarsonandOrlJnick,2002)和生化分离完整的多蛋白复合物(例如核孔复合物)等方法实现(图1.9)。
分离得到的相互作用蛋白复合物经由SDS—PAGE或者2DSDS—PAGE展开,并可以电印迹到PVDF膜上。
蛋白可以通过直接的氨基端或羧基端测序鉴定,也可以通过质谱测定胶内或膜上蛋白酶切得到的多肽产物来间接鉴定。
这种基于质谱的方法并不是对蛋白进行直接鉴定,而是分析蛋白酶解的多肽片断。
它的优势在于酶切后的多肽能很容易的从胶里抽提出来,而整个蛋白却很困难。
此外,少量数目的多肽片断就能为鉴定蛋白提供足够的数据信息,通过肽指纹谱(peptidemassfingerprJnting,PMF)得到所有能检测到的肽段的大小,或者通过MS/MS测定单个肽段的氨基酸组成。
一般的质谱仪都分为三个主要部分。
离子源将固相或液相分子转换成气相离子;质量分析器把气化的离子按其质荷比进行分离;最后检测器检测到达的每个离子的质荷比。
常用的生物质谱一般为两种:基质辅助激光解吸附离子化质谱(MAHDI)和电喷雾质谱(ESI)。
MAHDI通过激光轰击与基质混合在一起的样品,图2细胞图谱蛋白质组学中的亲和捕获方法利用高能量激发晶体状的基质样品混合物使其气化。
单电荷离子被引导进入质量分析器,由检测器检测。
蛋白质组学(论文)

蛋白质组学【摘要】当今分子生物学领域内,蛋白质组已成为研究的热点。
基因组相对较稳定,而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征;蛋白质组是动态的,随内外界刺激而变化。
对蛋白质组的研究可以使我们更容易接近对生命过程的认识。
蛋白质组学是在细胞的整体蛋白质水平上进行研究、从蛋白质整体活动的角度来认识生命活动规律的一门新学科,简要介绍蛋白质组学的科学背景及其最新发展。
【关键词】蛋白质组实验技术差异蛋白质组学应用前景【正文】1、蛋白质组学产生的科学背景众所周知,始于20世纪90年代初的庞大的人类基因组计划业已取得了巨大的成就,几个物种(包括人类)的基因组序列已经或即将完成。
生命科学已实质性地跨入了后基因组时代,研究重心已开始从揭示生命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的研究上。
这种转向的第一个标志是产生了功能基因组学(functional genomics)这一新学科,即从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述_如在RNA水平上通过DNA芯片技术检测大量基因的表达模式。
而第二个标志则是蛋白质组学的兴起。
蛋白质组(proteome)一词是澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams在1994首次提出,最早见诸于文献是在1995年7月的《Electrophoresis》杂志上【1~4】。
它是指基因组表达的全部蛋白质及其存在方式。
蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式,其内容包括鉴定蛋白质的表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用等_国内已有多篇综述文章介绍了蛋白质组学的产生背景与科学意义,从蛋白质组的定义上就可以清楚看出,蛋白质组学不同于传统的蛋白质学科之处在于它的研究是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的,它从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动的角度来揭示和阐明生命活动的基本规律。
2、概念及相关内容蛋白质组用来描述一个细胞、组织或有机体表达的所有蛋白质,蛋白质组学(proteomics)则是研究特定时间或特定条件下这些蛋白质表达情况的科学【5】。
藻类蛋白质组学技术研究进展-生物技术论文-生物学论文

藻类蛋白质组学技术研究进展-生物技术论文-生物学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——植物生物技术论文第五篇:藻类蛋白质组学技术研究进展摘要:藻类具有复杂多样的进化历史和生物学特征,不仅在生态系统中扮演着重要角色,而且具有许多独特的基因和生物过程。
随着后基因时代的到来,组学技术受到各界学者的高度重视,近年来在藻类研究中也得到了应用。
高通量技术在藻类研究领域中的应用,也促进了藻类蛋白质组学的发展。
本文综述了蛋白质组学技术在藻类品质差异鉴定、养殖胁迫作用、生理机制方面的研究进展,并对其发展方向和应用前景进行了展望,为从事藻类组学的研究者提供参考。
关键词:藻类; 蛋白质组学; 多组学;Application of proteomics technology in algae researchSUN Zu-Li WANG Jing YANG Xian-Qing WEI Ya LI Chun-Sheng XIANG Yue ZHAO Yong-QiangCollege of Life Science, Yantai University Key Laboratory of Aquatic Product Processing, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences Collaborative Innovation Center of Seafood Deep Processing, Dalian Polytechnic UniversityAbstract:Algae has complex and diverse evolutionary history and biological characteristics, not only plays an important role in the ecosystem, but also has many unique genetic and biological processes. With the advent of the post-gene era, the omics technology has beenhighly valued by scholars from all walks of life, and has also been applied in marine algae research in recent years. The application of high-throughput technology in the field of algae research has greatly promoted the development of algal proteomics. This article reviewed the research progress of proteomics technology in the identification of algae quality differences, the effects of aquaculture stress, and physiological mechanisms, and prospected for its development direction and application prospects, so as to provide reference for researchers engaged in algae omics.1 引言作为中国、日本、韩国及东南亚国家的主要传统植物源海洋食品,以紫菜、麒麟菜、龙须菜、海带等海洋藻类为原料开发的食品形式多样,市场规模逐年增大。
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蛋白质组学关键技术研究进展摘要:蛋白质组学是对蛋白质特别是其结构和功能的大规模研究,是在90年代初期,由Marc Wikins 和学者们首先提出的新名词。
蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础,也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。
本文综述了蛋白质组学的一些关键技术的应用研究进展。
关键词:蛋白质组学;蛋白质组技术;研究方法蛋白质组学的概念[1]最早是在1995年提出的,它在本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识。
近年来,高通量蛋白质分离与鉴定技术,如双向电泳、生物质谱、蛋白质芯片、酵母双杂交系统、生物信息学等相继建立并日趋完善,加速了蛋白质组学的发展。
1蛋白质组学概述随着人类基因组计划的完成和功能基因组时代的到来,蛋白质结构与功能研究越来越重要,蛋白质组学、生物信息学等相关学科已逐渐成为生命科学的前沿。
随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了后基因组时代。
在这个时代,生命科学的主要研究对象是功能基因组学,包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。
尽管现在已有多个物种的基因组被测序,但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。
目前功能基因组中所采用的策略,如基因芯片、基因表达序列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)等,都是从细胞中mRNA的角度来考虑的,其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。
但事实并不完全如此,从DNA、mRNA、蛋白质,存在三个层次的调控,即转录水平调控(Transcriptional control),翻译水平调控(Translational control),翻译后水平调控(Post-translational control)。
从mRNA 角度考虑,实际上仅包括了转录水平调控,并不能全面代表蛋白质表达水平。
实验也证明,组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好,尤其对于低丰度蛋白质来说,相关性更差。
更重要的是,蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等则几乎无法从mRNA水平来判断。
毋庸置疑,蛋白质是生理功能的执行者,是生命现象的直接体现者,对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。
蛋白质本身的存在形式和活动规律,如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白质构象等问题,仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。
虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了蛋白质研究技术远远比核酸技术要复杂和困难得多,但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。
传统的对单个蛋白质进行研究的方式已无法满足后基因组时代的要求。
这是因为:(1) 生命现象的发生往往是多因素影响的,必然涉及到多个蛋白质。
(2) 多个蛋白质的参与是交织成网络的,或平行发生,或呈级联因果。
(3) 在执行生理功能时蛋白质的表现是多样的、动态的,并不象基因组那样基本固定不变。
因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识,必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。
因此在上世纪90年代中期,国际上产生了一门新兴学科-蛋白质组学(Proteomics)。
它是以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。
可以说蛋白质组研究的开展不仅是生命科学研究进入后基因组时代的里程碑,也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。
2蛋白质组学关键技术2.1双向凝胶电泳双向凝胶电泳的思路最早是由Smithies 和Poulik[2]提出,蛋白质第一向电泳是根据其自由溶液迁移率(free-solution mobility),在滤纸条上进行;第二向电泳方向与第一向垂直,在淀粉胶上进行。
随后,双向电泳的支持介质逐渐转向聚丙烯酰胺凝胶[3],这即是双向凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, 2D PAGE)。
同年,2D PAGE在原理上又有了新的发展,以第一向为蛋白质等电聚焦的双向凝胶电泳技术建立起来,即IEF-PAGE[4-5]。
20世纪70年代初,在第二向电泳中又使用了十二烷基磺酸钠 (SDS)[6-7],使第二向电泳基本上根据蛋白质的相对分子质量来分离,从而奠定了现代双向凝胶电泳的基础,即IEF-SDS PAGE。
1975年,O’Farrell、Klose和Scheele分别对双向凝胶电泳做进一步的优化,建立了高分辨率的双向凝胶电泳[8-9]。
此项技术是目前唯一能将数千种蛋白质同时分离并展示的分离技术,一般能分离1000–3000个蛋白质点,最好的胶能分离得到11000个左右的蛋白质点。
先将蛋白质根据其等电点在 pH 梯度胶内进行等电聚焦,然后按照它们的相对分子质量大小进行 SDS-PAGE 第二次电泳分离。
第一向进行等电聚焦 (isoelectric focusing, IEF),由于蛋白质具有两性解离和等电点特性,将蛋白质样品加载至pH梯度介质上进行电泳时,会向与其所带电荷相反的电极方向移动。
移动过程中,蛋白分子可能获得或失去质子,并随着移动的进行,该蛋白所带的电荷数和迁移速度下降。
当蛋白迁移至其等电点 pH 位置时,其净电荷数为零,在电场中不再移动。
当蛋白扩散到低于其等电点 pH 区域时,带正电荷,在电场的影响下重新向阴极移动。
同样,如果蛋白质扩散到高于其等电点的 pH 区域时,则带负电,在电场的作用下会向阳极移动。
根据各自不同的等电点,蛋白质最终被聚焦在一个很窄的pH 梯度介质区域内。
目前常使用预制胶条 (IPG, immobilized pH gradient) 用于蛋白质的等电聚焦分离,将聚焦好的 IPG 胶条在含有 SDS 的缓冲液中平衡。
第二向是将在 IPG 胶条中经过第一向分离的蛋白质转移到 SDS-PAGE凝胶上,根据蛋白质的相对质量或分子量 (MW) 大小与第一向相垂直的分离。
沿垂直的方向进行SDS-PAGE 电泳,按分子量大小进行分离。
样品经过电荷和质量两次分离后,得到等电点和分子量的信息。
2.2生物质谱技术生物质谱技术是蛋白质组学研究中最重要的鉴定技术[10],其基本原理是样品分子离子化后,根据不同离子之间的荷质比(M/E)的差异来分离并确定分子量。
对于经过双向电泳分离的目标蛋白质用胰蛋白酶酶解(水解Lys或Arg的-C端形成的肽键)成肽段,对这些肽段用质谱进行鉴定与分析。
目前常用的质谱包括两种:基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和电喷雾质谱(ESI- MS)。
2.2.1飞行时间质谱MALDI 的电离方式是 Karas和Hillenkamp于1988年提出。
MALDI的基本原理是将分析物分散在基质分子(尼古丁酸及其同系物)中并形成晶体,当用激光(337nm的氮激光)照射晶体时,基质分子吸收激光能量,样品解吸附,基质-样品之间发生电荷转移使样品分子电离。
它从固相标本中产生离子,并在飞行管中测定其分子量,MALDI-TOF-MS一般用于肽质量指纹图谱,非常快速(每次分析只需3~5min),灵敏(达到fmol水平),可以精确测量肽段质量,但是如果在分析前不修饰肽段,MALDI-TOF-MS 不能给出肽片段的序列。
2.2.2电喷雾质谱ESI- MS是利用高电场使质谱进样端的毛细管柱流出的液滴带电,在N2气流的作用下,液滴溶剂蒸发,表面积缩小,表面电荷密度不断增加,直至产生的库仑力与液滴表面张力达到雷利极限,液滴爆裂为带电的子液滴,这一过程不断重复使最终的液滴非常细小呈喷雾状,这时液滴表面的电场非常强大,使分析物离子化并以带单电荷或多电荷的离子形式进入质量分析器。
ESI-MS从液相中产生离子,一般说来,肽段的混合物经过液相色谱分离后,经过偶联的与在线连接的离子阱质谱分析,给出肽片段的精确的氨基酸序列,但是分析时间一般较长。
2.3酵母双杂交系统1989年,Field和Song[11]等根据当时人们对真核生物转录起始过程调控的认识,提出并建立了酵母双杂交系统,现已被用来检测已知蛋白质之间的相互作用、发现新的蛋白质和蛋白质的新功能、建立蛋白质作用图谱等。
酵母双杂交系统(Yeast two-hybrid system)的建立是基于对真核生物调控转录起始过程的认识。
细胞起始基因转录需要有反式转录激活因子的参与。
反式转录激活因子,例如酵母转录因子 GAL4在结构上是组件式的(modular),往往由两个或两个以上结构上可以分开,功能上相互独立的结构域(domain)构成,其中有DNA结合功能域(DNA binding domain,DNA-BD)和转录激活结构域(activation domain,DNA-AD)。
这两个结合域将它们分开时仍分别具有功能,但不能激活转录,只有当被分开的两者通过适当的途径在空间上较为接近时,才能重新呈现完整的GAL4转录因子活性,并可激活上游激活序列(upstream activating sequence,UAS)的下游启动子,使启动子下游基因得到转录。
将待测基因与Gal4或LexA或其他合适蛋白的DNA结合域融合构建诱饵质粒;将诱饵质粒转化缺乏报告基因启动子的酵母细胞株中,选择被转化的酵母;再将文库质粒转化到酵母中;通过报告基因的功能筛选相互作用的蛋白。
酵母双杂交系统能在体内测定蛋白质的结合作用,具有高度敏感性。
主要是由于:采用高拷贝和强启动子的表达载体使杂合蛋白过量表达。
信号测定是在自然平衡浓度条件下进行,而如免疫共沉淀等物理方法为达到此条件需进行多次洗涤,降低了信号强度。
杂交蛋白间稳定度可被激活结构域和结合结构域结合形成转录起始复合物而增强,后者又与启动子DNA结合,此三元复合体使其中各组分的结合趋于稳定。
通过mRNA产生多种稳定的酶使信号放大。
同时,酵母表型,X-Gal及HIS3蛋白表达等检测方法均很敏感。
3展望蛋白质组学实验技术为直接在蛋白质水平上大规模研究基因功能提供了有力的工具,蛋白质组学的迅猛发展得益于其研究技术的不断突破。
在研究技术上,目前已经出现了大大量灵敏度更高的、更有效的蛋白质分离鉴定方法,如二维色谱(2D-LC)、多维液相色谱(MDLC)、液相色谱毛细管电泳(LC-CE)、二维色谱-串联质谱(2D-HOLC/MS-MS)蛋白质芯片等。
随着蛋白质研究数据的不断积累、蛋白质组研究技术方法的不断突破和生物信息学工具的日渐完善,蛋白质组学在研讨重大疾病机理、疾病诊断、疾病防治和新药开发,以及动植物生长、发育、进化及代谢条件等生命活动的规律方面会有重大突破。
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