蛋白质和蛋白质组学
蛋白质组学
两性电解质(Carrier ampholytes)
蛋白酶抑制剂（protease inhibitors）：PMSF等
防止细胞裂解时蛋白酶释放出来降解蛋白质。
9、蛋白质的分级提取（用蛋白质组学方法得到蛋白质）
根据溶解性差异：最大优点？
1、水溶液提取，溶解亲水性蛋白质
14、蛋白质染色方法
胶内：考马斯亮蓝R-250(CBB R-250)：所需时间较长；灵敏度不高
银染：灵敏度高；对下一步的酶切肽谱提取存在困难
CBB G-250、负染
荧光染料染色：差异蛋白质组学研究，灵敏度250pg与银染相近，但线性范围高于银染。
以及放射性同位素标记等
转移到膜（PVDF、硝酸纤维素膜）上：酰胺黑(Amido Black)、丽春红S(Ponceau S)
大大增加蛋白质的溶解性，特别是膜蛋白的溶解性
去污剂(Detergents):SDS、TritonX-100、NP-40、CHAPS等
破坏蛋白质分子之间的疏水相互作用，提高蛋白质的溶解性，防止在等电聚焦时析出
还原剂(Reducing Agents)：β-巯基乙醇、DTT或TDF（二硫赤藓糖）和三丁基膦(TBP)等
（1）明确研究目标，获得尽可能多的感兴趣蛋白。
（2）不同类型的蛋白质需要不同的方法
（3）考虑目标蛋白性质，细胞破碎选择温和和激烈两种方法
应使所有待分析的蛋白样品全部处于溶解状态（包括多数疏水性蛋白），且制备方法应具有可重现性。防止样品（特别是溶解性低的蛋白如膜蛋白）在聚焦时发生蛋白的聚集和沉淀。
防止在样品制备过程中发生样品降解（如酶性或化学性降解等）。
蛋白质组学
1、蛋白质组（proteome）
1.分子生物学绪论(蛋白质、蛋白组、蛋白组学)
一、蛋白质组研究的开端及蛋白质组含义
（一）1.人类基因 组计划由美国科学 家于1985年率先提 出，1990年正式启 动，美国、英国、 法国、德国、日本 和中国科学家共同 参与。
26 june 2000
1990--2001年，人类基因组序列草图的完成，宣告了
“后基因组时代”的到来，其主体是功能基因组学
直肠癌：
Sanchez等对15例结肠癌和13例正常人的结 肠上皮进行2-DE。建立了包括882和861个斑点 的结肠癌及正常人结肠粘膜的标准胶图。结果 发现在分子量为13kD和pI值为5.6处的蛋白质仅 出现在结肠癌的组织中。经鉴定为：钙粒蛋白B （calgranulin B）及钙卫蛋白（calprotectin）。
/Web/Search/index.htm
ldbESTCSITE 序列模体 http://www.expasy.ch/sport/prosite.html BLOCKS 保守序列 / ProDom蛋白质域http://protein.toulouse.inra.fr/prodom.html SBASE蛋白质域http://base.icgeb.trieste.it/sbase/ 二维电泳(2DPAGE): WORLD-2DPAGE国际2DPAGE库的完整索引
国内研究现状： 国家自然科学基金委于1997年设立了重大项目 “蛋白质组学技术体系的建立”.
中国科学院生物化学研究所、军事医学科学院 与湖南师范大学已启动蛋白质组研究.
中国科学院上海生命科学研究院、军事医学科 学院与复旦大学相继成立了专门的蛋白质组学 研究中心.
国内研究现状：在“重大疾病的功能蛋白质组学” 方面取得了良好的起步:
heidelberg.de/Services/PeptideSearch/PeptideSearchIntro.html
蛋白质组学PPT课件
代谢性疾病蛋白质组学研究通过对糖尿病、肥胖症等代谢 性疾病相关蛋白质的分析，发现了一些与代谢过程密切相 关的关键蛋白质。这些蛋白质涉及糖代谢、脂肪代谢等多 个方面，为药物研发和个体化治疗提供了新的思路和靶点 。同时，对代谢性疾病蛋白质组学的研究也有助于深入了 解疾病的发病机制，为疾病的预防和治疗提供科学依据。
蛋白质组学揭示基因表达 的复杂性
蛋白质组学研究关注基因表达的最终产物蛋白质，揭示了基因表达的复杂性和多样性 。蛋白质的表达和功能受到多种因素的影响 ，如翻译后修饰、蛋白质相互作用等，这些
因素在基因组学研究中难以全面考虑。
蛋白质组学与代谢组学的关系
代谢组学为蛋白质组学提供上下文
代谢组学研究生物体内小分子代谢物的变化，为蛋白质组学提供了上下文和背景。蛋白 质的功能和表达往往与代谢物的变化相互关联，了解代谢物的变化有助于更深入地理解 Nhomakorabea02
蛋白质组学研究技术
蛋白质分离技术
双向凝胶电泳技术
通过改变电泳的pH值和电场强度， 将复杂的蛋白质混合物分离成多 个有序的蛋白质带，以便后续的 鉴定和分析。
蛋白质芯片技术
将蛋白质固定在固相支持物上， 通过与特定的配体或抗体相互作 用，实现对蛋白质的快速、高通 量筛选和检测。
蛋白质免疫沉淀技
术
利用抗体与目标蛋白质的特异性 结合，将目标蛋白质从复杂的混 合物中分离出来，常用于蛋白质 相互作用的研究。
详细描述
癌症蛋白质组学研究通过对癌症细胞和正常细胞蛋白 质表达谱的比较，发现了一系列与癌症发生发展相关 的关键蛋白质。这些蛋白质涉及细胞信号转导、细胞 周期调控、细胞凋亡等多个方面，为癌症治疗提供了 潜在的药物靶点。
案例二：神经退行性疾病蛋白质组学研究
生物信息学中的蛋白质组学和蛋白质互作
生物信息学中的蛋白质组学和蛋白质互作随着科技的飞速发展，生物学研究已经从单一的分子和单一的基因上升到了组学领域。
其中，蛋白质组学是研究生物体内所有蛋白质的一门科学。
蛋白质是细胞的重要组成部分，不仅参与物质代谢和能量转化，还能调控细胞的信号转导和基因表达等生命活动。
因此，蛋白质组学也是基础医学、临床医学和药物研发等多个领域的重要研究方向。
而蛋白质互作则是蛋白质组学中的一个重要分支，主要研究蛋白质之间的相互作用关系。
一、蛋白质组学蛋白质组学是从基因组学和转录组学中发展而来的。
基因组学研究的是基因组，即生物体内所有基因的总体组成和结构；转录组学则研究的是转录组，即基因在特定的生理条件和生化环境下的表达水平和模式。
而蛋白质组学则是研究生物体内所有蛋白质的总体组成和结构，从而探究它们的生物学功能。
蛋白质组学主要包括以下几种方法：蛋白质质谱、两性二维电泳、蛋白质芯片、蛋白质鉴定、蛋白质结构预测和功能分析等。
二、蛋白质互作蛋白质互作是通过研究蛋白质之间的相互作用关系，探究蛋白质所在的生理过程和生物学功能。
蛋白质互作主要分为直接和间接两种方式。
直接互作是指两个或多个蛋白质之间通过化学或生物学方法直接结合形成复合物；间接互作则是指两个或多个蛋白质之间通过其他蛋白质介导进行相互作用。
蛋白质互作研究方法有很多，其中最常用的是酵母双杂交技术、共免疫沉淀法、生物亲和层析法、荧光共振能量转移法和蛋白质芯片技术等。
这些方法可以通过筛选出与特定蛋白质相互作用的其他蛋白质，帮助我们探究生命活动的调控机理。
三、蛋白质组学在疾病研究中的应用近年来，随着蛋白质组学方法和技术的不断发展，越来越多的学者开始尝试将其应用于疾病的研究和诊断。
例如，通过蛋白质组学研究，已经发现了一些新型肿瘤标志物，如前列腺特异性抗原(PSA)、癌胚抗原(CEA)和甲胎蛋白(AFP)等。
此外，蛋白质组学还可以研究疾病的发生机理和治疗方案。
例如，蛋白质组学可以揭示癌细胞中的特定靶标，从而帮助开发出更有效的治疗方案。
蛋白质组学复习资料
蛋白质组学复习资料一、名词解释1、蛋白质组学：蛋白质组学是研究与基因对应的蛋白质组的学科，蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，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。
2、二维（双向）电泳原理：根据蛋白质的等电点和相对分子质量的特异性将蛋白质混合物在第一个方向上按照等电点高低进行分离，在第二个方向上按照相对分子质量大小进行分离。
二维电泳分离后的蛋白质点经显色，通过图象扫描存档，最后是呈现出来的是二维方向排列的，呈漫天星状的小原点，每个点代表一个蛋白质。
3、三步纯化策略：第一步:粗提。
纯化粗样快速浓缩 (减少体积) 和稳定样品 (去除蛋白酶)最适用层析技术: 离子交换/疏水层析第二步：中度纯化。
去除大部分杂质最适用层析技术: 离子交换/疏水层析第三步：精细纯化。
达到最终纯度(去除聚合物,结构变异物)最适用层析技术:凝焦过滤/离子交换/疏水层析/反相层析4、高效纯化策略：在三步纯化蛋白质过程中，同时考虑到纯化的速度、载量、回收率及分辨率的纯化策略。
5、离子交换色谱：离子交换色谱中的固定相是一些带电荷的基团，这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。
如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。
固定相基团带正电荷的时候，其可交换离子为阴离子，这种离子交换剂为阴离子交换剂；固定相的带电基团带负电荷，可用来与流动相交换的离子就是阳离子，这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。
阴离子交换柱的功能团主要是－NH2，及－NH3 ：阳离子交换剂的功能团主要是－SO3H及－COOH。
其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂，它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力；-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂，只有在一定的pH值范围内，才能有离子交换能力。
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。
蛋白质和蛋白质组学
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。
二． 染色质的分子 组成和结构
三． 染色质的结构 与基因表达
基因、基因表达调控
一． 基因的认识与 发展
二． 真核基因组的 结构特点
三． 基因表达调控
蛋白质与蛋白质组学
一． 基因组与蛋白 质组比较
二． 蛋白质组学的 研究方法
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indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
Proteomics
Expression proteomics (表达蛋白组学)
蛋白质和蛋白质组 学
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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。
蛋白质组及蛋白质组概念的提出
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
人类基因组计划的完成3-4万个基 因，30亿对碱基
The study of global changes in protein expression
第5章 蛋白质组与蛋白质组学
作业
蛋白质组 蛋白质组学研究特点 蛋白质数据库的应用 蛋白质组研究在医学中的应用
第五章 蛋白质组与蛋白质组学
李建平
问 题：
1．人类各个基因的功能是什么？ 2．它们是如何发挥这些功能的？ 3 ．基因的遗传信息如何才能与生命活动 之间建立直接的联系？
第一节 蛋白质组学研究特点
蛋白质组 是指一个细胞或一个组织或一个机 体的基因所表达的全部蛋白质，因此蛋 白质组的研究方法与传统的单一蛋白质 研究模式迥异。
一、蛋白质-蛋白质相互作用的研究
(一)蛋白质-蛋白质相互作用的形式 ○蛋白质亚基的聚合 ○交叉聚合 ●分子识别 ------生物大分子之间的专一性结合。 ○分子的自我装配 ○多酶复合体
(二)蛋白质之间的相互作用力
■氢键 □范德华力 □疏水键 □离子健
（三）蛋白质相互作用的研究方法
体外方法：
蛋白质亲和层析(protein affinity chromotography) 亲和印迹(affinity blotting) 免疫沉淀(immunoprecipitation) 交联(crosslinking)
三、蛋白质组及其质点的分离与分析
(一)二维凝胶电泳
第一向:以蛋白质电荷差异为基础 ------等电聚焦凝胶电泳 第二向:以蛋白质分子量差异为基础 ------SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳
□ SDS：十二烷基硫酸钠，阴离子去污剂。 作用： SDS能与蛋白质的疏水部分相结合，使蛋库的应用
(一)序列比较
◎序列两两对比 ◎多序列对比
(二)临床诊断：基因表达谱分析 (三)肿瘤治疗药物的开发
研究某些化合物对异常基因表谱的调整， 开发肿瘤的治疗新药。
第四节 蛋白质组研究在医学中的应用
蛋白质组与蛋白质组学
蛋白质组与蛋白质组学
蛋白质组与蛋白质组学
蛋白质组是指一个生物系统中所有蛋白质的集合，包括其类型、数量、结构和功能等信息。
而蛋白质组学则是研究蛋白质组的学科，旨在了解蛋白质在生物系统中的生理和病理相关性。
蛋白质组的构成
蛋白质组由生物体内所有的蛋白质组成。
蛋白质通常由20种氨基酸组成，因此蛋白质组的数量将受到基因组大小的限制。
与基因组不同，蛋白质组的大小可以因表达，修饰和分解作用而受到调整。
例如，通过蛋白质合成和降解作用，细胞可以控制蛋白质数量的变化。
蛋白质组学的研究方法
当前，蛋白质组学的主要研究方法包括质谱法和高通量测序技术等。
其中质谱法是指将待检测样品通过质谱仪进行分析。
该技术可用于鉴定蛋白质的数量，质量，序列和结构等信息。
高通量测序技术则是指通过大规模DNA测序，来预测蛋白质表达的数量和类型。
蛋白质组学的应用
蛋白质组学的应用范围非常广泛。
其中，医学领域中的癌症诊断，药物开发，慢性疾病的治疗等都可以应用到蛋白质组学技术。
同时，该技术也可以应用于基因工程领域、农业领域和生物燃料领域等。
通过深入研究蛋白质组，我们可以更深入地了解生命现象背后的分子机制，更好地探索生命的奥秘。
结语
总的来说，蛋白质组学为我们深入研究生物体内蛋白质的数量，类型，修饰，结构和功能等信息提供了强有力的工具。
随着技术的不断进步，我们相信蛋白质组学将引领生物科学及相关领域的一系列重要科学研究。
蛋白质组学复习重点
蛋白质组学复习重点1.名词解释(掌握名词的中英文)1、蛋白质组（proteome)是指一个基因组、一种细胞或组织表达的所有蛋白质。
2、蛋白质组学 Proteomic蛋白质组学是通过大规模研究蛋白的表达水平变化、翻译后修饰、蛋白质与蛋白质之间的相互作用，以获取蛋白质水平上疾病变化、细胞进程及蛋白质网络相互作用的整体综合信息的科学研究，是生命科学研究的热点领域之一。
3、电喷雾电离（Electrospray Ionization，ESI）电喷雾离子化是在质谱系统离子源毛细管的出口处施加一高电压，所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴，随着溶剂蒸发，液滴表面的电荷强度逐渐增大，最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子，致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。
4、噬菌体展示技术 (phage display technology)一种将外源蛋白或多肽的DNA序列插入到噬菌体外壳蛋白结构基因的适当位置，使外源基因随外壳蛋白的表达而表达，同时，外源蛋白随噬菌体的重新组装而展示到噬菌体表面的生物技术。
5、双向电泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE）指的是按照蛋白质的两个性质即“等电点”和“分子量”进行二维电泳分离。
过程主要是先进行等电聚焦电泳，按照等电点分离，然后再进行SDS-PAGE，按照分子大小分离，经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。
6、等电点（isoelectric point）在某一pH的溶液中，氨基酸或蛋白质解离成阳离子和阴离子的趋势或程度相等，成为兼性离子，呈电中性，此时溶液的pH 称为该氨基酸或蛋白质的等电点。
7、质谱分析（mass spectrometry，MS）MS是在高真空系统中测定样品的分子离子及碎片离子质量，以确定样品相对分子质量及分子结构的方法。
8、生物信息学（bioinformatics）生物信息学是综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量数据所包含的生物学意义的新兴交叉学科，包含了生物信息的获取、处理、存储、发布、分析和解释等在内的所有方面。
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蛋白质和蛋白质组学
蛋白质是生物体内非常重要的有机分子，它们是由氨基酸的多肽链组成的。
蛋白质在生物体内扮演着多种重要的角色，包括结构支持、催化反应、信号传递、调节基因表达和免疫响应等。
蛋白质的种类非常多样，每种蛋白质都有特定的结构和功能。
蛋白质组学是研究生物体内蛋白质的系统性研究领域。
它主要关注蛋白质在生物体内的表达、结构和功能特征，并通过高通量技术来分析和解析蛋白质组的全貌。
蛋白质组学的目标是全面了解生物体内蛋白质的组成、相互作用和调控机制，以及蛋白质与疾病发生发展之间的关系。
蛋白质组学研究中常用的技术包括质谱分析和蛋白质芯片技术。
质谱分析是一种高灵敏度的分析方法，它可以对蛋白质样品进行定性和定量分析。
质谱分析通过将蛋白质样品分离、离子化和检测来确定蛋白质的质量和序列信息。
蛋白质芯片技术是基于DNA芯片技术的延伸，它可以用于高通量检测蛋白质的表达水平、蛋白质结构和相互作用等信息。
蛋白质组学的应用非常广泛。
在生物医学领域，蛋白质组学可以用于研究疾病的发生机制和诊断标志物的筛选。
通过比较健康人群和患病人群的蛋白质组差异，可以发现与疾病相关的蛋白质变化，从而为疾病的早期诊断和治疗提供依据。
此外，蛋白质组学还可以用于药物研发和药效评价等领域。
总结起来，蛋白质是生物体内重要的有机分子，蛋白质组学是研究蛋白质的系统性研究领域。
蛋白质组学利用高通量技术来分析和解析蛋白质组的全貌，以深入了解蛋白质的表达、结构和功能特征。
蛋白质组学的应用广泛，可以用于疾病的研究和诊断，以及药物研发和评价等领域。