线粒体蛋白质组学研究进展(一)
线粒体动力相关蛋白1与动脉粥样硬化研究进展
基金项目：天津市教委科研计划项目（２０２２ＫＪ１６７）；北京中医药大学孙思邈研究院２０２１年度中医药科研计划资助项目（ＳＳＭＹＪＹ ２ ２０２１ ０４）；天津中医药大学第一附属医院“拓新工程”基金科研项目（ＺＤ２０２１０９）通信作者：庞树朝，Ｅ ｍａｉｌ：ｄａｓｈｕ１９８６０１＠１６３．ｃｏｍ线粒体动力相关蛋白１与动脉粥样硬化研究进展刘小雨 庞树朝 江杨杨 王丽欣（天津中医药大学第一附属医院国家中医针灸临床医学研究中心，天津３００１９３）【摘要】线粒体动力学是指线粒体通过分裂和融合维持线粒体网络的动态平衡并为细胞提供能量，多种因素诱导下引发的线粒体动力学失衡，尤其是线粒体分裂异常与动脉粥样硬化（ＡＳ）进展密切相关。
而动力相关蛋白１（Ｄｒｐ１）是介导线粒体分裂的最关键蛋白，Ｄｒｐ１在ＡＳ中表达增加与内皮细胞衰老、血管平滑肌细胞增殖和迁移及向成骨样细胞转化、巨噬细胞参与的胆固醇外流及炎症反应等ＡＳ相关病理因素相互影响，加速疾病进程。
此外，Ｄｒｐ１的抑制剂及部分中药提取物被证明依赖于Ｄｒｐ１途径减缓ＡＳ进程。
现就Ｄｒｐ１的结构与活性调控、其在ＡＳ进展中的关键作用及靶向Ｄｒｐ１治疗ＡＳ的研究现状加以阐述。
【关键词】动脉粥样硬化；线粒体；动力相关蛋白１【ＤＯＩ】１０ １６８０６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００４ ３９３４ ２０２４ ０１ ０１８Ｄｙｎａｍｉｎ ＲｅｌａｔｅｄＰｒｏｔｅｉｎ１ａｎｄＡｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓＬＩＵＸｉａｏｙｕ，ＰＡＮＧＳｈｕｃｈａｏ，ＪＩＡＮＧＹａｎｇｙａｎｇ，ＷＡＮＧＬｉｘｉｎ（ＦｉｒｓｔＴｅａｃｈｉｎｇＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅ，ＮａｔｉｏｎａｌＣｌｉｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅＡｃｕｐｕｎｃｔｕｒｅａｎｄＭｏｘｉｂｕｓｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９３，Ｃｈｉｎａ）【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｄｙｎａｍｉｃｓｒｅｆｅｒｓｔｏｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｆｉｓｓｉｏｎａｎｄｆｕｓｉｏｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｂａｌａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｎｅｔｗｏｒｋａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｅｎｅｒｇｙｔｏｔｈｅｃｅｌｌ．Ｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ（ＡＳ）ｉｓｄｉｒｅｃｔｌｙｌｉｎｋｅｄｔｏａｎｉｍｂａｌａｎｃｅｉｎｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｄｙｎａｍｉｃｓｃａｕｓｅｄｂｙａｖａｒｉｅｔｙｏｆｃａｕｓｅｓ，ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙａｂｎｏｒｍａｌｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｆｉｓｓｉｏｎ．Ｄｙｎａｍｉｃｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ１（Ｄｒｐ１）ｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｒｉｔｉｃａｌｐｒｏｔｅｉｎｔｈａｔｍｅｄｉａｔｅｓｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌｄｉｖｉｓｉｏｎ．ＴｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎｏｆＤｒｐ１ｉｎＡＳｉｎｔｅｒａｃｔｓｗｉｔｈｐａｔｈｏｌｏｇｉｃａｌｆａｃｔｏｒｓｒｅｌａｔｅｄｔｏＡＳ，ｓｕｃｈａｓｅｎｄｏｔｈｅｌｉａｌｃｅｌｌｓｅｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎａｎｄｍｉｇｒａｔｉｏｎｏｆｖａｓｃｕｌａｒｓｍｏｏｔｈｍｕｓｃｌｅｃｅｌｌｓ，ａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ ｌｉｋｅｃｅｌｌｓ，ｍａｃｒｏｐｈａｇｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄｃｈｏｌｅｓｔｅｒｏｌｅｆｆｌｕｘａｎｄｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｂｙａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇｔｈｅｄｉｓｅａｓｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｉｎｈｉｂｉｔｏｒｓｏｆＤｒｐ１ａｎｄｓｏｍｅｈｅｒｂａｌｅｘｔｒａｃｔｓｈａｖｅｂｅｅｎｓｈｏｗｎｔｏｂｅｄｅｐｅｎｄｅｎｔｏｎｔｈｅＤｒｐ１ｐａｔｈｗａｙｔｏｄｅｃｅｌｅｒａｔｅＡＳｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｅｌａｂｏｒａｔｅｓｏｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｃｔｉｖｉｔｙｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＤｒｐ１，ｉｔｓｋｅｙｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｉｏｎｏｆＡＳ，ａｎｄｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｔａｒｇｅｔｅｄＤｒｐ１ｔｈｅｒａｐｙｆｏｒＡＳ．【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ；Ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉｏｎ；Ｄｙｎａｍｉｎ ｒｅｌａｔｅｄｐｒｏｔｅｉｎ１ 心血管疾病发病率逐年上升，２０１９年在农村和城市中心血管疾病分别占中国居民死因的４６．７４％和４４．２６％，中国正面临人口老龄化和代谢危险因素的双重压力，心血管疾病负担仍将持续增加［１］。
线粒体基因组和代谢组的研究
线粒体基因组和代谢组的研究线粒体是细胞内的一个重要器官，是细胞内的能量中心。
线粒体内含有线粒体基因组，其中包含有许多与细胞代谢相关的基因。
在现代科学技术的支持下，线粒体基因组和代谢组的研究越发深入，这对于人类的健康和医学等方面具有重要的意义。
一、线粒体基因组的研究线粒体基因组为圆形DNA分子，大小为16kb，编码有13个氧化磷酸化系统的蛋白质，以及22个tRNA和2个rRNA，与人类DNA的染色体有所不同。
线粒体DNA是源于细胞内外的古代细菌，与真核细胞的合并形成了现代细胞，至今已经存在了几十亿年。
在研究线粒体基因组时，我们可以通过扫描线粒体蛋白质的质谱图，得到包含有线粒体蛋白质以及氧化磷酸化系统的完整序列。
此外，也可以通过线粒体的比较基因组学研究来发现线粒体基因组的变异和演化。
二、代谢组学的研究代谢组学的研究目的在于探究生物体内的代谢物，如葡萄糖、氨基酸、核苷酸和脂质等的变化规律。
代谢组学可以研究生物体在不同情况下的代谢状态、代谢途径和代谢产物等信息。
与传统的蛋白质组学和基因组学一样，代谢组学是系统生物学研究的一部分。
它的相关应用领域包括药物研究、毒理学、营养学、医学和环境研究等。
代谢组学的核心技术是质谱和色谱分析技术，这些技术可以对生物样本进行快速、高效的代谢分析，并在短时间内解析出千种代谢物的产物。
利用代谢组学技术可以区分不同生物组织和不同疾病状态的代谢情况，这对于研究疾病的发病机制和诊断治疗具有很大帮助。
三、线粒体基因组和代谢组的研究进展及发展趋势作为与细胞代谢相关的中心，线粒体基因组在人类健康和医学方面的研究越发重要。
目前，线粒体基因组在一些重大疾病的研究中已经得到了广泛的应用。
近年来，随着代谢组学技术的发展，代谢组学研究在癌症、脑卒中、阿尔茨海默病等多种疾病中的应用越发广泛。
例如，在癌症代谢组学研究中，代谢物质的变化可以用于癌症诊断与治疗，这其中又涉及到线粒体代谢的相关研究。
当然，线粒体基因组和代谢组的研究离不开人类进行的基因组和代谢组的定量分析。
线粒体调控细胞凋亡的研究进展
结论
总的来说，线粒体与细胞凋亡调控之间的关系是一个复杂而有趣的领域。研 究表明，线粒体在细胞凋亡调控中起着关键作用，但具体机制还需要进一步的研 究和探讨。随着对线粒体与细胞凋亡调控关系的深入了解，我们有望发现新的治 疗策略和方法，以应对某些因细胞凋亡异常而引起的疾病。
感谢观看
总结来说，线粒体是调控细胞凋亡的关键器官之一。对于它的深入研究和理 解将有助于我们在未来更好地控制和治疗各种疾病，包括癌症、神经退行性疾病 以及许多其他涉及细胞凋亡的疾病。
参考内容
引言
线粒体和细胞凋亡是细胞生物学中的重要概念。线粒体是细胞中的能量工厂， 负责合成和供应ATP，而细胞凋亡是一种由基因控制的细胞程序性死亡过程。在 过去的几十年中，研究表明线粒体与细胞凋亡之间存在密切的调控关系。本次演 示将探讨线粒体与细胞凋亡调控之间的，以及目前的研究现状和未来的研究方向。
四、未来展望
尽管我们对线粒体调控细胞凋亡有了深入的理解，但仍有许多问题需要进一 步研究。例如，我们对于许多Bcl-2蛋白家族成员的功能和相互作用机制仍不清 楚。此外，尽管我们已经知道MPT在细胞凋亡中的重要性，但对于如何调节MPT以 及它与其他凋亡信号传导通路的相互作用仍需进一步探索。这些问题的解决将有 助于我们更好地理解线粒体在细胞生物学中的作用，并为开发新的治疗方法提供 线索。
二、线粒体调控细胞凋亡的机制
线粒体调控细胞凋亡的主要机制包括Bcl-2蛋白家族的调控和线粒体通透性 转换（MPT）。Bcl-2蛋白家族是一组在线粒体外膜上表达的蛋白质，它们通过调 节膜通透性来控制细胞凋亡。其中，Bcl-2可以抑制细胞凋亡，而Bax、Bak和Bid 等促凋亡蛋白则可以促进细胞凋亡。当这些促凋亡蛋白被激活时，线粒体的膜通 透性会发生变化，导致Cytochrome c等凋亡相关分子释放到细胞质中。
opa1 代谢组学
opa1 代谢组学OPA1代谢组学引言OPA1（Optic Atrophy 1）是一种负责线粒体融合的蛋白质，其突变会导致线粒体功能丧失和细胞凋亡，进而引发多种疾病。
近年来，随着代谢组学技术的发展，研究者们开始利用代谢组学方法来探索OPA1的功能和调控机制，以期从代谢角度揭示其与疾病的关联。
本文将就OPA1代谢组学研究的进展进行综述。
OPA1代谢组学技术代谢组学是一种研究生物体在特定条件下代谢产物的全面分析方法。
在OPA1代谢组学研究中，研究者们采用质谱和核磁共振等技术，分析OPA1突变体和野生型样本的代谢产物差异，以发现与OPA1功能和调控相关的代谢通路和关键分子。
OPA1代谢组学的应用OPA1突变与多种疾病的发生发展密切相关，如遗传性视神经病变等。
通过代谢组学研究，研究者们发现OPA1突变会导致线粒体能量代谢异常，包括氨基酸代谢、脂质代谢和糖代谢等。
此外，OPA1突变还与氧化应激和线粒体DNA损伤等生物学过程相关。
这些研究揭示了OPA1突变对细胞代谢的影响，为揭示其与疾病的关联提供了重要线索。
OPA1代谢组学研究的进展近年来，研究者们在OPA1代谢组学研究中取得了一系列重要进展。
首先，他们发现OPA1突变会导致线粒体膜电位下降和ATP合成减少，从而影响细胞能量代谢。
其次，他们发现OPA1突变会导致氨基酸代谢紊乱，特别是谷氨酸代谢异常。
此外，研究者们还揭示了OPA1突变与脂质代谢异常的关联，包括甘油磷脂和胆固醇代谢紊乱。
最后，他们还发现OPA1突变会导致糖代谢异常，包括葡萄糖、乳酸和丙酮酸等代谢物的积累。
OPA1代谢组学的意义和展望OPA1代谢组学研究为我们深入了解OPA1功能和调控的分子机制提供了重要线索。
通过揭示OPA1突变对细胞代谢的影响，我们可以进一步理解OPA1与疾病的关联，并探索新的治疗策略。
未来，我们可以进一步整合代谢组学与其他组学技术，如基因组学和蛋白质组学，以全面解析OPA1的功能和调控网络，为相关疾病的诊断和治疗提供新的思路。
线粒体蛋白质组学的研究进展
线粒体蛋白质组学的研究进展【摘要】线粒体是真核细胞重要的细胞器，随着蛋白质组技术的进展和完善，一些新方式也被应用于线粒体蛋白质的研究，线粒体蛋白质组研究尽管已取得了一些功效，但线粒体蛋白质组数据库中的数据仍较匮乏，而且还有一些问题亟待解决和改善。
【关键词】线粒体；蛋白质组学人类体细胞中除红细胞，其他所有细胞均含有线粒体。
线粒体是真核细胞重要的细胞器，它不仅是机体的能量代谢中心，而且还参与多种重要的细胞病理进程。
线粒体拥有自己的DNA（mtDNA），能够进行转录、翻译蛋白质合成。
线粒体含有500～2 000种蛋白质，约占整个细胞蛋白质种类的5%~10%。
线粒体的蛋白质参与机体许多生理、病理进程，如参与电子传递和ATP合成、三羧酸循环、脂肪酸氧化、氨基酸降解等进程。
线粒体蛋白质结构与功能的改变与人类许多疾病相关，如退行性疾病、心脏病、衰老和癌症。
运用蛋白质组研究技术，从整体上研究这些蛋白质在生理及病理状态下的转变趋势及彼此关系，能够为线粒体作用机制的探讨提供新的有力的支持。
1 线粒体的超微结构和功能线粒体是机体细胞中重要的亚细胞器，它具有独特的超微结构和多种重要的生物学功能。
线粒体由两层膜包被，外膜滑腻，内膜向内折叠形成嵴，两层膜之间有腔，线粒体中央是基质。
基质内含有与三羧酸循环所需的全数酶类，内膜上具有呼吸链酶系及ATP酶复合体。
线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成ATP的要紧场所，有细胞“动力工厂”之称。
线粒体合成的ATP供给几乎所有的细胞生理进程：从骨骼肌和心肌的收缩，到细胞膜跨膜离子梯度的维持、乃至激素和神经递质的分泌等。
另外，线粒体有自身的DNA和遗传体系，但线粒体基因组的基因数量有限，因此，线粒体只是一种半自主性的细胞器。
线粒体的要紧化学成份是蛋白质和脂类，其中蛋白质占线粒体干重的65%~70%，脂类占25%~30%。
在肝细胞线粒体中外膜、内膜、膜间隙和基质四个功能区，各蛋白质的含量依次为：基质67%，内膜21%，外膜8%，膜间隙4%。
蛋白质组学的研究方法和进展
2021/10/6
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样品预分级的主要依据
蛋白质溶解性：可溶性蛋白、非溶性蛋白等 蛋白质定位：膜蛋白、核蛋白等 蛋白质细胞器定位：线粒体、高尔基体、叶
绿体等
2021/10/6
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组织水平蛋白质组样品制备
原因：临床样本都是各种细胞或组织混杂， 而且状态不一，如肿瘤中癌变的上皮类细胞 总是与血管、基质细胞等混杂。
2021/10/6
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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进展。
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第二节 蛋白质组学研究方法概述
2021/10/6
H3 High-grade
Apoliprotein A-I (H4) H4 H4
40 Low-grade
40 High-grade
Peroxiredoxin 6 (H5)
13 48
H5 Low-grade
13 48
H5 High-grade
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二维电泳优点
可分离10～100 kD 范围内蛋白质 高灵敏度和高分辨率 便于计算机进行图像分析处理 与质谱分析匹配
克服了载体两性电解质阴极漂移等缺点。 可以精确设定pH梯度。
尤其可在较窄的pH范围内进行第二轮分析， 大大提高了分辨率及重复性。
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第二向SDS-PAGE电泳
双向凝胶垂直电泳 双向电泳后的凝胶经染色后蛋白呈现二
维分布图：水平方向反映出蛋白在pI上的 差异，垂直方向反映分子量上的差别。
2021/10/6
线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中的研究进展2024(全文)
线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中的研究进展2024（全文）摘要糖尿病相关认知障碍是在糖尿病病程中发生的认知功能减退，严重影响糖尿病患者的生活质量。
线粒体功能障碍是糖尿病相关认知障碍重要的发病机制之一。
线粒体自噬是线粒体质量控制体系的重要成分，起到清除细胞内受损线粒体、维持线粒体质量、保护线粒体功能的作用，对维持线粒体的健康形态与正常功能至关重要。
该文就线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中起到的作用和机制进行综述，以期为糖尿病相关认知障碍的防治提供理论依据。
认知障碍是糖尿病常见的合并症。
糖尿病显著增加了认知障碍相关疾病的风险［1 ］。
据报道，糖尿病使全因痴呆的风险增加1.25倍，阿尔茨海默病（Alzheimer′s disease，AD）风险增加1.43倍，血管性痴呆风险增加1.91倍［2 ］。
认知障碍导致糖尿病患者生活质量下降、经济负担增加，特别是在年幼患者和年老患者中，影响前者的神经功能发育、加剧后者的失能，增加家庭照护的负担［3 ］。
因此，探究糖尿病相关认知障碍的机制有助于为防治糖尿病相关认知障碍提供新的理论依据和研究方向。
线粒体功能障碍在糖尿病相关认知障碍中的作用日益凸显［4 , 5 ］。
认知功能的基础是高度依赖能量的神经元的生存与活动。
同时，神经胶质细胞和神经元之间的代谢合作，如神经递质再摄取、氧化应激防御和能量底物传递也依赖于能量可用性。
线粒体不仅负责能量生成，同时也产生活性氧（reactive oxygen species，ROS）、调控细胞内Ca 2+稳态、免疫反应和细胞凋亡等，对维持细胞生存至关重要。
线粒体自噬是细胞中一种选择性自噬的过程，是线粒体质量控制体系的重要组成成分，通过选择性清除受损线粒体，起到维持正常线粒体的数量与质量、保护线粒体功能的作用［6 ］。
线粒体自噬的异常是造成线粒体功能异常的机制之一。
因此，本文就线粒体自噬在糖尿病相关认知障碍中起到的作用和机制进行综述，以期为糖尿病相关认知障碍的防治提供新的方向与理论依据。
蛋白质组学的基本研究方法
3、蛋白质组研究的技术路线流程
二、蛋白质的提取与样品制备
样品制备原则
1、尽可能采用简单方法进行样品处理，以避免蛋白质损失。
（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
2、细胞和组织样品的制备应尽可能减少蛋白的降解，从特殊亚细胞器提取 蛋白还的分级分离。
度为0.1-0.15mM,能不可逆灭活丝氨酸蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶。
4、蛋白质沉淀步骤
（1）硫酸铵盐析 原理：高盐将蛋白质沉淀出来，从而与核酸分离 步骤：蛋白质浓度>1mg/ml，缓冲溶液浓度>50mM(含EDTA),缓慢加 入(NH4)2SO4,搅拌10-30min，离心分离。 注意点：只用作预分离和富集，且(NH4)2SO4 会干扰IEF （2）TCA沉淀 三氯乙酸（终浓度10-20%）加到提取液中混均，置冰上30min，最后用 丙酮或乙醇清洗沉淀除TCA。该法不易造成蛋白质变性和化学修饰。 （3）丙酮沉淀 提取物加入3倍体积的冰丙酮，-200C沉淀2小时，离心空气干燥去丙酮。 （4）丙酮/TCA沉淀 用丙酮在10%的TCA中重悬样品溶液（含有0.01的ß -巯基乙醇或 20mmol/L),-200C沉淀45min,离心分离,丙酮清洗沉淀,空气干燥。 （5）苯酚提取 蛋白质提取到饱和酚中，加到甲醇溶液中NH4CA沉淀，然后先用NH4CA 洗涤，再用丙酮洗涤，空气干燥去丙酮。本法适合于高杂质的植物样品。
白。另外膜蛋白通常位于两相去污系统中相对较丰富的一相。
B、摸蛋白的特性 低丰度、大多偏碱性、难溶于等电聚焦的水相介质中。
C、为了从二维电泳凝胶图谱中分离出膜蛋白，首先必须服从三个条件
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线粒体蛋白质组学研究进展(一)
【关键词】蛋白质组
【关键词】线粒体；蛋白质组
0引言
线粒体拥有自己的DNA（mtDNA），可以进行转录、翻译和蛋白质合成.根据人类的基因图谱，估计大约有1000~2000种线粒体蛋白，大约有600多种已经被鉴定出来.线粒体蛋白质只有2%是线粒体自己合成的，98%的线粒体蛋白质是由细胞核编码、细胞质核糖体合成后运往线粒体的，线粒体是真核细胞非常重要的细胞器，在细胞的整个生命活动中起着非常关键的作用.线粒体的蛋白质参与机体许多生理、病理过程，如ATP的合成、脂肪酸代谢、三羧酸循环、电子传递和氧化磷酸化过程.线粒体蛋白质结构与功能的改变与人类许多疾病相关，如退行性疾病、心脏病、衰老和癌症.尤其是在神经退行性疾病方面，线粒体蛋白质的研究日益受到关注.蛋白质组研究技术的产生与发展为线粒体蛋白质组的研究提供了有力的支持，使得从整体上研究线粒体蛋白质组在生理、病理过程中的变化成为可能.
1线粒体的结构、功能与人类疾病
线粒体一般呈粒状或杆状，也可呈环形、哑铃形或其他形状，其主要化学成分是蛋白质和脂类.线粒体由内外两层膜封闭，包括外膜、内膜、膜间隙和基质四个部分.线粒体在细胞内的分布一般是不均匀的，根据细胞代谢的需要，线粒体可在细胞质中运动、变形和分裂增殖.线粒体是细胞进行呼吸的主要场所，在细胞代谢旺盛的需能部位比较集中，其主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供直接能量.催化三羧酸循环、氨基酸代谢、脂肪酸分解、电子传递、能量转换、DNA复制和RNA合成等过程所需要的一百多种酶和辅酶都分布在线粒体中.这些酶和辅酶的主要功能是参加三羧酸循环中的氧化反应、电子传递和能量转换.线粒体具有独立的遗传体系，能够进行DNA复制、转录和蛋白质翻译.线粒体不仅为细胞提供能量，而且还与细胞中氧自由基的生成、细胞凋亡、细胞的信号转导、细胞内离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控等有关.许多实验证实，线粒体功能改变与细胞凋亡〔1〕、衰老〔2〕、肿瘤〔3，4〕的发生密切相关；另外，有许多人类疾病的发生与线粒体功能缺陷相关，如线粒体肌病和脑肌病、线粒体眼病，老年性痴呆、帕金森病、2型糖尿病、心肌病及衰老等，有人统称为线粒体疾病〔5〕.
2线粒体蛋白质组学研究现状
2.1线粒体蛋白质组的蛋白质鉴定Rabilloud等〔6〕在1998年，以健康人的胎盘作为组织来源，分离提取线粒体进行蛋白质组研究，试图建立线粒体蛋白质组的数据库，为研究遗传性或获得性线粒体功能障碍时线粒体蛋白质的变化提供依据.他们使用IPG（pH4.0~8.0）双相电泳技术,共获得1500个蛋白点.通过MALDITOFMS和PMF等技术鉴定其中的一些蛋白点，鉴于当时基因组信息的局限性，只有46种蛋白被鉴定出来.随着人类基因组图谱的完成，应该有更多的蛋白点被鉴定出来.Fountoulakis等〔7〕从大鼠的肝脏中分离线粒体，并分别利用宽范围和窄范围pH梯度IPG对线粒体蛋白质进行双相电泳，通过MALDIMS鉴定出192个基因产物，大约70%的基因产物是具有广谱催化能力的酶，其中8个基因产物首次被检测到并且由一个点构成，而大多数蛋白质都是由多个点构成，平均10~15个点对应于一个基因产物.Mootha等〔8〕从小鼠大脑、心脏、肾脏、肝脏中分离提取线粒体蛋白质，进行线粒体蛋白质组研究，他们参照已有的基因信息共鉴定出591个线粒体蛋白质，其中新发现了163个蛋白质与线粒体有关.这些蛋白质的表达与RNA丰度的检测在很大程度上是一致的.不同组织的RNA表达图谱揭示出线粒体基因在功能、调节机制方面形成的网络.对这些蛋白与基因的整合分析使人们对哺乳动物生物起源的认识更加深入，对理解人类疾病也具有参考价值.2.2线粒体亚组分的研究线粒体对维持细胞的体内平衡起着关键作用，因此加速了人们对线粒体亚组分的研究.线粒体内膜不仅包含有呼吸链复合物，它还包含多种离子通道和转运
蛋白.对线粒体发挥正常的功能起着重要作用.Cruz等〔9〕专注于线粒体内膜蛋白质的研究，他们通过二维液相色谱串联质谱技术鉴定出182个蛋白质，pI（3.9~12.5），MW （Mr6000~527000），这些蛋白与许多生化过程相关，比如电子传递、蛋白质运输、蛋白质合成、脂类代谢和离子运输.2.3线粒体蛋白质复合物的研究线粒体内膜上嵌有很多蛋白质复合物，对于线粒体的功能具有重要作用，应用常规的双相电泳很难将这些蛋白质复合物完整地分离出来.Devreese等〔10〕采用Bluenativepolyacrylamidegelelectrophoresis（BNPAGE）分离线粒体内膜上的五个氧化磷酸化复合物，结合肽质量指纹图谱，成功地鉴定出氧化磷酸化复合物中60%的已知蛋白质.BNPAGE在分离蛋白质复合物时可以保持它们的完整性，因此这项技术可以用于研究在不同的生理病理状态下蛋白质复合物的变化及临床诊断等.2.4线粒体蛋白质组数据库目前人们查询最多的线粒体蛋白质组数据库有MITOP,MitoP2和SWISSPROT三种.MITOP〔11〕是有关线粒体、核编码的基因和相应的线粒体蛋白质的综合性数据库，收录了1150种线粒体相关的基因和对应的蛋白质，人们可依据基因、蛋白质、同源性、通道与代谢、人类疾病分类查询相关的信息.MitoP2〔12〕数据库中主要为核编码的线粒体蛋白质组的数据，MitoP2数据库将不同来源的线粒体蛋白质的信息整合在一起，人们可以根据不同的参数进行查询.MitoP2数据库既包括最新的数据也包括最初的MITOP〔11〕数据库中的数据.目前数据库中主要为酵母和人的线粒体蛋白质组的数据，以后还将收录小鼠、线虫等的数据.数据库旨在为人们提供线粒体蛋白质的综合性数据.SWISSPROT数据库包含269种人类线粒体蛋白质，其中与人类疾病相关的蛋白质有225种.数据库中有相当一部分蛋白质没有明确的定位和功能信息的描述.随着线粒体研究热潮到来和蛋白质组学技术的发展，将有更多的数据被填充到数据库中.
3线粒体蛋白质组研究中存在的问题
3.1线粒体碱性蛋白质与低分子量蛋白质线粒体蛋白质中，具有碱性等电点的蛋白质占有很大比例，在等电聚焦时难以溶解，一些碱性程度很大的蛋白质如细胞色素C（pH10.3）在pH3~10的IPG胶上不能被分离出.线粒体蛋白质中相当一部分蛋白是低分子量蛋白，因此在SDSPAGE电泳时要分别应用高浓度和低浓度分离胶，以更好地分离低分子量蛋白质和高分子量蛋白质.3.2线粒体膜蛋白质线粒体是一个具有双层膜结构的细胞器，内膜和外膜上整和有很多膜蛋白质，这些膜蛋白质对于线粒体功能的发挥具有重要作用，但是膜蛋白质具有很强的疏水性，在等电聚焦时，用常规的水化液难以溶解，因此用常规的IPG胶检测不出来.换用不同的裂解液对膜蛋白的溶解具有帮助.有研究人员在等电聚焦缓冲液中加入SB310以增加膜蛋白的溶解性.在等电聚焦前对样品进行有机酸处理也可以增加膜蛋白的溶解性.在研究中人们发现,不同的样品应该选用不同的裂解液，没有一种裂解液能够适合于所有的膜蛋白质.。