蛋白质组学
蛋白质组学研究方法与实验方案
蛋白质组学研究方法与实验方案1. 什么是蛋白质组学？好吧，咱们先聊聊什么是蛋白质组学。
想象一下，咱们的身体就像一个精密的机器，每个部件都有它的角色，而这些部件就是蛋白质。
蛋白质组学，简单来说，就是研究这些蛋白质的科学。
通过它，我们能够了解它们的结构、功能，以及它们在身体里是如何相互作用的。
就像侦探破案一样，蛋白质组学帮我们解开生命的奥秘。
真是既神秘又有趣，尤其是当你发现一些小细节时，那种“啊哈！”的感觉，简直让人兴奋得想跳起来！2. 蛋白质组学的研究方法2.1 样本准备首先，样本准备可是一门艺术。
你不能随便拿个东西就往实验室一扔，这样可不行哦！一般来说，样本可能是血液、细胞或者组织。
准备这些样本时，注意卫生和安全，搞得像开派对一样，干净利索才行。
样本收集后，我们需要把它们冷藏，保持它们的新鲜度，毕竟没人想要一份过期的蛋白质套餐，对吧？2.2 蛋白质提取接下来，我们进入蛋白质提取的阶段。
想象一下，像是在厨房里做大餐，首先要把食材准备好。
提取蛋白质就像把牛肉从牛排里切下来，一刀切下去，油油的鲜香就出来了。
我们用各种化学试剂，像是盐酸、乙醇这些，来分离出蛋白质，得小心别让它们变成一团糟。
处理得当，才能确保后面的分析顺利进行。
3. 蛋白质分析3.1 质谱分析然后就是蛋白质分析环节。
这时候，质谱仪就像一位高级侦探，能够识别出蛋白质的身份。
你可以把质谱想象成一个超级厉害的放大镜，它能让我们看到蛋白质的分子量和结构。
分析结果能告诉我们这些蛋白质的种类、数量，甚至还可以了解它们的相互作用。
哇哦，真的是一门高科技的艺术呢！3.2 数据解读最后，我们得对数据进行解读。
就像读一本悬疑小说，刚开始可能没看懂，但越往后看越有趣。
这个过程需要耐心和细心，数据可能会让你感到困惑，但一旦你理解了其中的奥妙，简直就像解开了一个千古之谜。
通过这些数据，我们能够找到疾病的潜在标志物，或者探索新药物的目标，真是让人感到自豪的工作！4. 实验方案小贴士当然啦，在整个实验过程中，有几个小贴士可以帮助你事半功倍。
蛋白质组学概念
蛋白质组学概念“哎呀，同学们，今天咱们来聊聊蛋白质组学。
”我站在讲台上对着学生们说道。
那什么是蛋白质组学呢？简单来说，蛋白质组学就是一门研究一个生物体、一个细胞或者一个组织在特定时间和条件下所表达的全部蛋白质的学科。
这可不像我们以前学的那种只针对单一蛋白质的研究哦。
比如说，我们拿人体来举例吧。
人体是非常复杂的，不同的细胞、组织有着不同的功能，而这些功能的实现很大程度上依赖于蛋白质。
蛋白质组学就是要全面地去了解这些蛋白质，它们的种类、数量、结构以及相互之间的作用关系。
大家想想看，为什么我们要研究蛋白质组学呢？这可太重要啦！通过研究蛋白质组学，我们可以更好地理解生命活动的本质。
比如说，当人体发生疾病的时候，蛋白质的表达往往会发生变化。
我们通过分析这些变化，就有可能找到疾病的标志物，从而帮助我们早期诊断疾病，甚至开发出针对性的治疗方法。
我给大家讲一个真实的例子吧。
有研究人员在研究癌症的时候，就发现某些特定的蛋白质在癌细胞中会异常表达。
通过深入研究这些蛋白质，他们找到了一些潜在的治疗靶点，为癌症的治疗带来了新的希望。
而且，蛋白质组学在药物研发方面也有着重要的作用。
我们可以通过研究蛋白质和药物的相互作用，来筛选出更有效的药物，提高药物研发的效率和成功率。
另外，蛋白质组学还能帮助我们更好地了解生物的发育过程、环境适应机制等等。
总之，蛋白质组学的应用非常广泛，对我们理解生命、攻克疾病、推动医学和生物学的发展都有着至关重要的意义。
那蛋白质组学是怎么研究的呢？这就涉及到很多技术和方法啦。
比如说，我们常用的有质谱技术。
它可以非常准确地测定蛋白质的分子量、氨基酸序列等信息。
还有双向凝胶电泳技术，它可以把蛋白质分离开来，让我们能够直观地看到有哪些蛋白质存在。
同学们，蛋白质组学是一个非常有前景的领域，未来还有很多的挑战和机遇等待着我们去探索。
我希望大家能够对这个领域产生兴趣，说不定你们以后就会成为这个领域的专家呢！。
蛋白质组学
百泰派克生物科技
蛋白质组学
“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“一个基因组表达的全套蛋白质”。
“蛋白质组学”（Proteomics）是以蛋白质组为研究对象，从整体水平上分析一个有机体、细胞或组织的蛋白质组成及其活动规律的科学。
蛋白质组学是在20世纪基因组学研究取得巨大成就的基础上发展起来的。
基因组
学研究促进了蛋白质组学研究的发展，蛋白质组学的研究又延伸了基因组学研究的深度。
蛋白质组学的主要研究内容包括蛋白质翻译后修饰的鉴定、蛋白结构与功能分析、蛋白定位、蛋白质差异表达以及蛋白质间的相互作用等。
百泰派克生物科技采用高通量质谱平台提供蛋白质组学服务，包括蛋白的鉴定、蛋白翻译后修饰的定性和定量分析、蛋白相互作用分析、蛋白结构鉴定等一系列分析，还可提供定制化的分析服务，满足不同的实验需求，欢迎免费咨询。
蛋白质组学
研究意义背景
研究意义
研究背景
蛋白质组学书籍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。
蛋白质组学的研究内容和意义
蛋白质组学（Proteomics）是在整体水平上研究细胞、组织或整个生命体内蛋白质组成及其活动规律的科学。
其研究内容主要包括：鉴定特定细胞、组织或器官的蛋白质种类（蛋白质组全谱鉴定）、特定条件下蛋白质的表达量变化研究（定量蛋白质组学）、明确蛋白质在生命活动中执行的功能（功能蛋白质组学）、揭示蛋白质之间的复杂相互作用机制（相互作用蛋白质组学）、描绘蛋白质的精确二维、三维以致四维结构（结构蛋白质组学）、以及蛋白质翻译后修饰研究（修饰蛋白质组学）。
蛋白质组学的研究具有重大的科学意义和应用价值。
首先，蛋白质是生命活动的直接执行者，对蛋白质的研究有助于深入了解生命现象和疾病发生发展的机制。
其次，蛋白质组学研究可以提供大规模、系统化的蛋白质特性数据，以期望在蛋白质水平上解释控制复杂的生命活动的分子网络。
此外，蛋白质组学的研究对于新药研发、生物医药产业的发展以及重大疾病防诊治能力的提高具有重大的战略意义。
蛋白质组学
致病微生物的蛋白质组研究
蛋白质组的一个重要应用是在阐明新抗生素作用机理的研 究上.当今,细菌对大多数抗生素都有了抗性,寻找作用于细菌 内新的靶子的研究工作已经展开,找到了许多有效的抗菌化合 物.但目前遇到的困难在于难以揭示新的化合物的作用靶子及 其作用机理.有时虽在体外发现新化合物能够使某种蛋白质失 活,但在体内是否有这种现象和这是否是抗菌的主要机制仍然 未知,现在双向电泳分析提供了一个有效手段.例如在研究抑制 核糖体类抗生素对细菌的作用机制时,对12种作用于翻译过程 的不同阶段和核糖体内不同分子的抗生素加以考察,发现其中8 种诱导冷休克反应的一系列蛋白质,另4种诱导一系列热休克反 应的蛋白质,因此预计新的作用于核糖体的化合物也是诱导这 两种反应,并且籍此可以推测大肠杆菌对冷热的反应发生于核 糖体水平上.蛋白质组研究的重要优势在于能够从整体水平上 分析不同条件下蛋白质谱的变化.例如作为一种差异显示技术, 这一技术已被用于比较结核分枝杆菌与牛结核分枝杆菌蛋白的 不同,结果发现一些在基因水平上很类似的蛋白在蛋白质水平
生物化学专题
主讲教师 杨婉身 晏本菊 陈惠
蛋白质组学的含义
蛋白质组(Proteome)一词最早由澳大利亚学 者 Ｗｉｌｋｉｎｓ等于1994年提出,指的是由一 个基因组geneome或一个细胞、组织表达的所有 protein。蛋白质组学(proteomics)是在蛋白质水 平上定量、动态、整体性地研究生物体。 同基因组学一样,蛋白质组学不是一个封闭的、 概念化的、稳定的知识体系,而是一个领域。它旨 在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式, 其内容包括蛋白质的定性鉴定、定量检测、细胞 内定位、相互作用研究等,最终揭示蛋白质功能, 是基因组ＤＮＡ序列与基因功能之间的桥梁。
蛋白质组学研究的内容
蛋白质组学 名词解释
蛋白质组学名词解释蛋白质组学是一种研究蛋白质组，也就是细胞或生物体内所有蛋白质的组成、结构和功能的学科。
它主要包含蛋白质分离和鉴定、蛋白质互作和代谢、生物信息学分析等方面。
本文将从名词解释入手，分步骤地介绍蛋白质组学的相关概念。
一、蛋白质分离蛋白质分离是蛋白质组学中的基础工作。
它包括对样本中蛋白质的分离、处理、富集，以及去除不必要的成分。
蛋白质分离技术通常分为凝胶电泳、质谱分析、色谱分离等。
其中，凝胶电泳包括SDS-PAGE、二维凝胶电泳等；质谱分析则包括MALDI-TOF、ESI-Q-TOF等；色谱分离则包括离子交换、凝胶过滤、亲和层析等。
二、蛋白质鉴定蛋白质鉴定是蛋白质组学中的重要环节。
鉴定能够帮助我们确认蛋白质的身份，了解其结构和功能。
蛋白质鉴定技术通常包括人工鉴定和机器学习鉴定。
其中，人工鉴定包括质谱图谱解释、蛋白质组图谱解释等；机器学习鉴定则包括支持向量机算法、随机森林算法等。
三、蛋白质互作蛋白质互作是蛋白质组学中的重要研究内容。
它探讨的是蛋白质之间的相互作用，以及这些作用是如何影响生物体内的信号传递、代谢调节等重要生命活动。
蛋白质互作技术通常包括酵母双杂交、原位荧光共聚焦等。
四、蛋白质代谢蛋白质代谢是蛋白质组学中的另一个重要研究内容。
它研究的是蛋白质在生物体内的合成、降解和调节等重要生理过程。
蛋白质代谢技术通常包括代谢标记、蛋白质印迹、蛋白质质量谱等。
五、生物信息学分析生物信息学分析是蛋白质组学研究的一项重要内容。
它用计算机和生物信息学方法对海量蛋白质信息进行分析和处理，从而获得蛋白质的结构、功能、代谢等相关信息。
生物信息学分析技术通常包括基因组学、蛋白质组学、代谢组学等。
总之，蛋白质组学的研究内容非常广泛，它不仅可以帮助我们了解生物体内蛋白质的组成和特性，更可以为生物医学、农业、环保等多个领域的研究提供重要支持。
蛋白质组学及技术介绍PPT通用课件.ppt
3.二相SDS-PAGE
丙烯酰胺/甲叉双丙烯 酰胺溶液
分离胶缓冲液
10%（w/v）过硫酸铵 溶液
（30.8%T，2.6%C）：30%（W/V）丙烯酰胺和 0.8%甲叉双丙烯酰胺的水溶 液。将 300g 丙烯酰胺和 8g 甲叉双丙烯酰胺溶解于去离子水中，最后用去离
研究 内容
蛋白质的研究内容主要有两方面：
1、结构蛋白质组学：主要是蛋白质表达模型的研究，包括蛋白质氨基酸序列 分析及空间结构的解析种类分析及数量确定; 2、功能蛋白质组学：主要是蛋白质功能模式的研究，包括蛋白质功能及蛋白 质间的相互作用。
研究 内容
蛋白质组学可分为三个主要领域： 1、蛋白质的微特性以供蛋白质的规模化鉴定和他们的后翻译饰； 2、“差异显示”蛋白质组学供蛋白质水平与疾病在广泛范围的有力应用比 较； 3、应用特定的分析技术如质谱法（包括串联质谱法、生物质谱法）或酵母 双杂交系统以及其他蛋白质组学研究新技术研究蛋白质-蛋白质相互作用。
该方法所研究的蛋白均是在体内经过翻译后修饰的，并且是可 分离的天然状态的相互作用蛋白复合物，能够反映正常生理条件下的 蛋白质间相互作用
蛋白质相互作用
2、酵母双杂交系统：
该系统利用真核细胞调控转录起始过程中，DN A结合结构域(binding domain,BD)识别DNA上的特异序列并使转录激活结构域(activation domain, AD)启动所调节的基因的转录这一原理，将己知蛋白X和待研究蛋白Y的基 因分别与编码AD和BD的序列结合，通过载体质粒转入同一酵母细胞中表 达，生成两个融合蛋白。若蛋白X和Y可以相互作用，则AD和BD在空间上 接近就能形成完整的有活性的转录因子，进而启动转录，表达相应的报告 基因;反之，如果X和Y之间不存在相互作用，报告基因就不会表达。这样， 通过报告基因的表达与否，便可确定是否发生了蛋白质的相互作用。
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human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
蛋白质组学的发展进展
质谱：
• 样品分子离子化后，根据不同离子间的质荷比(m/z)的 差异来分离并确定分子量。
应用：1、小分子有机物质的检测 2、有机大分子物质的检测 3、新的离子化技术的出现，如介质辅助的激光解析/离 子化、电喷雾离子化
蛋白质组信息学 • 生物信息学已经成为当代生物学和医药学的组成部分,用于 巨量生物信息资源的收集、存储、处理、搜索、利用、共享、 服务、研究和开发。它常由数据库、计算机网络和应用软件 三大部分组成。在基因组计划中它已经发挥了不可取代的作 用, 而在蛋白质组计划中也日益成为强力的支撑。不过, 蛋白 质组比基因组具有更大的复杂性, 因而蛋白质组信息学更有 挑战性。
谢谢！
• 英国建立三个蛋白质组研究中心对已完成或即将完成全基因 组测序的生物体进行蛋白质组研究。 • Celera公司投资上亿美元独自启动了全面鉴定和分类汇总人 类组织、细胞和体液中的蛋白质及其异构体，构建新一代的 蛋白质表达数据库的工作。
• 我国也于1998年启动了蛋白质组学研究，在中科院上海生物化学 研究所举办了两次全国性的蛋白质组学研讨会 • 2003成立了中国人类蛋白质组组织（CHHUPO），并分别于2003年 9月、2004年8月以及2005年8月召开了中国蛋白质组学首届、第 二届及第三届学术大会，2004年10月在中国北京召开了第三届国 际蛋白质组学会议。 • 科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973”计划项目和“863” 计划项目；国家自然科学基金委员会也将“蛋白质组研究”列为 重点项目。 • 我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组研究方面取得了较 大的进展。
• 二、主要研究内容 • 二、蛋白质组学的发展进展
• 三、蛋白质组学的相关技术及应用
蛋白质组和蛋白质组学的概念
• 蛋白质组（proteome）：基因组表达的所有蛋白质。
• 1994年由Williams和Wilkins提出,指的是不同细胞在不同时 相表达不同的蛋白质。 • 对应于基因组的所有蛋白质构成的整体，不是局限于一个或 几个蛋白质。
图像分析及数据处理
• 将染色后的凝胶放在 GS-710光密度扫描仪上， 扫描后的图像用 PDQUEST 2D 软件分析， 选择部分匹配的蛋白质 斑点进行比较。
大肠杆菌全蛋白提取液双向电泳凝胶染色后照片
应用：
• 可用于研饰等。 • 2-DE 凝胶图谱斑点：应用于医学领域通过斑点对 比寻找差异蛋白，从而发现疾病相关蛋白，寻找用 于诊断的疾病相关标记分子，寻找疾病相关的蛋白 质药靶，以用于药物设计，研究疾病的致病机理。
等点聚焦（IEF）
IPG 胶条平衡
• 胶条由一向转移到二向必须进行胶条平衡，目的主要是进行蛋白质的 烷基化及让电泳介质达到与二向SDS-PAGE相同的缓冲体系。烷基化 的目的是对蛋白质自由巯基进行修饰，是断开的二硫键不会再重新形 成。
SDS - PAGE
• 在恒温下进行,一般采用1. 5～1mm厚的聚丙烯酰胺凝胶,进行5～8小时左右。 起始时用低电流或低电压,样品在完全走出一向胶条时,再加大电流(或电 压) ,待指示剂达到底部边缘时即可停止电泳。
蛋白质组学的相关技术及应用
• 双向电泳技术： • 原理：双向电泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE）是等电聚焦电泳和 SDS-PAGE的组合，即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），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 • 等电聚焦电泳：蛋白质分子具有两性解离及等电点的特征，等电点是蛋白质组分 的特性量度，将等电点不同的蛋白质混合物加入有pH梯度的凝胶介质中，在电场 内经过一定时间后，各组分将分别聚焦在各自等电点相应的pH位置上，形成分离 的蛋白质区带。 • SDS-PAGE：仅根据蛋白质亚基分子量的不同分开蛋白质。在样品介质和丙烯酰 胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂（SDS即十二烷基硫酸钠）后，蛋白质亚基 的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小。
双向电泳流程图
样品制备：
样品制备主要包括溶解、变性、还原等步骤, 以充分破坏蛋白质之间的相互 作用, 并同时除去其中的非蛋白质组分如核酸等。 (1) 细胞培养、处理和收集； (2) 将细胞在 IEF 裂解缓冲液中溶解
(3) 将样品离心以去除不溶的细胞碎片和 DNA ，提取上
清， -80 ℃保存。
• 同一基因组在不同细胞、不同组织中的表达情况各不相同 。
• 在空间和时间上动态变化着的整体。
蛋白质组学(proteomics)
• 指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新 兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动 态变化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状 态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示 蛋白质功能与细胞生命活动规律。
蛋白质组学
152310016 郑彩云
背 景
• 基因数量有限性和基因结构的相对稳定性 VS 生命现象的复杂性和多变性
• 从genomic到proteome • 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，其已成为生命 科学研究的迫切需要和重要任务。
主要内容
• 一、蛋白质组学的概念
染色
• 银染法：灵敏度高，可以在电泳图中找到含量较低的蛋 白，所需的上样量较少（每点仅需0.1 ng），可以检测 到小于1ng的蛋白点，但线性范围小于2个最高数量级。 对温度依赖性大，而且需要精确控时的操作 • 考马斯亮兰：灵敏度较低，检测限度约为每点10ng蛋白， 但可以染色多种蛋白质，并能与蛋白量呈两个最高数量 级的线性关系。 • 荧光染色法：一种终点染色方法， 可以检测到大约1 ng 的蛋白点。荧光染色法与蛋白量呈3 个最高数量级的线 性关系，需用荧光扫描仪显示用荧光染色法染色的蛋白 点。
主要研究内容
• 1、了解某种特定的细胞、组织或器官制造的蛋白质种类
• 2、明确各种蛋白质分子是如何形成类似于电路的网络的
• 3、描绘蛋白质的精确三维结构，揭示其结构上的关键部
位，如与药物结合并且决定其活性的部位。
与基因组学的关系
The study of proteins expressed by genomes Completion of the sequencing of the 1st draft of
• 1996年澳大利亚建立了世界上第一个蛋白质组研究中心 （Australia Proteome Analysis Facility，APAF） • 美国国立癌症研究院（NCI）投资1000万美元建立肺、直肠、 乳腺、卵巢肿瘤的蛋白质组数据库。
• NCI和FDA共同投资数百万美元建立癌症不同阶段的蛋白质组 数据库。