Proteomics Session 2 protein structure2的蛋白质结构蛋白质组学会议-63页文档资料
蛋白质组文档
蛋白质组什么是蛋白质组？蛋白质组（Proteome）是指在特定生物体内或某一特定生物过程中所参与的所有蛋白质的集合。
与基因组类似，蛋白质组也具有复杂性和多样性，涉及到某个生物体或组织中存在的所有蛋白质的种类、数量和功能。
研究蛋白质组可以帮助我们更好地理解生命活动的基本规律以及疾病的发生机制。
蛋白质组研究方法蛋白质组研究涉及到多种方法和技术，以实现对蛋白质组的全面分析和描述。
以下是常用的蛋白质组研究方法：1.二维凝胶电泳（2-DE）：通过将样品中的蛋白质进行电泳分离，然后使用染色剂进行染色，最后对结果进行图像分析和识别。
2-DE是一种传统的蛋白质组分析方法，可以提供目标蛋白质的信息。
2.液相色谱质谱联用（LC-MS/MS）：液相色谱质谱联用技术结合了液相色谱和质谱技术，可以在蛋白质水平上进行深度分析。
这种方法适用于检测低丰度蛋白质和翻译后修饰，能够更好地揭示蛋白质组的复杂性和多样性。
3.同位素标记定量（Isobaric tags for relative andabsolute quantitation，iTRAQ）：iTRAQ是一种用于定量蛋白质组的技术，它通过将不同样品中的蛋白质使用不同的同位素标记，并将它们混合在一起进行质谱分析，从而实现定量。
4.蛋白质芯片技术：蛋白质芯片技术是一种高通量的蛋白质组研究方法，可以同时检测成千上万个蛋白质。
它通过固相化学方法将蛋白质捕获在特定位置上，然后使用荧光或质谱方法进行检测。
蛋白质组在科学研究中的应用蛋白质组学研究可以广泛应用于医学、生物学、药物研发等领域，对于认识生物体内蛋白质的种类和功能，以及它们在生理和病理状态下的变化具有重要意义。
1.药物研发：通过研究蛋白质组可以更好地了解疾病的发生机制，从而寻找新的药物靶点和开发治疗手段。
蛋白质组学的应用在药物研发中扮演着重要的角色。
2.疾病诊断和治疗：研究蛋白质组可以帮助鉴定出特定疾病的生物标记物，从而提高疾病的早期检测和诊断的准确性。
课件：第六章 蛋白质组学技术
特殊要求下的选择 目的蛋白与硝酸纤维膜的结合能力弱
需要更大的机械强度
的免疫学检测
• 封闭 • 靶蛋白与一抗反应 • 与二抗反应 • 显色
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二抗与底物反应显色
•辣根过氧化物酶法（HRP） •碱性磷酸酶法（AP） •化学发光显色法
2-DE 分离的可溶性 E. coli 蛋白
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双向电泳特点
• 优点：高分辨率 • 缺点：
– 低丰度蛋白质 – 极酸或极碱蛋白质 – 极大或极小的蛋白质 – 难溶蛋白质
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生物质谱技术
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质谱分析（mass spectrometry,MS）
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转膜：负极到正极，依次放海绵，滤纸，凝 胶，硝酸纤维膜， 滤纸，海绵
380mA 30分钟
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转膜
硝酸纤 维素膜
价格便宜
简单快速封闭非特异性抗体结合
膜的选择
封闭非特异性抗体结合麻烦
尼龙膜
价格昂贵
需要更高的蛋白结合率
现、同源蛋白质比较、蛋白质加工修饰分析。 2、蛋白质组功能模式（作用）的研究 • 基因产物识别、基因功能鉴定、基因调控机制分析。 • 重要生命活动的分子机制（如细胞周期、分化与发
育、环境反应与调节等）。
• 医药靶分子的寻找和分析（包括新药靶分子、肿瘤 分子标记、人体病理介导分子等）。
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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II》PPT课件
多复肽合与物，Cu5S4O0n4碱m性处溶有液最反大应光，吸生收成。紫红色或蓝紫色的 为肽和蛋白质特有（两个或两个以上肽键），氨基酸
没有该反应。
天然活性多肽
定义：
在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋 白质的亚单位，但是，也有许多分子量比较小 的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有 特殊的生理功能，常称为活性肽
梭状芽孢杆菌蛋白酶（Arg蛋白酶） 专门裂解Arg殘基的COOH所形成的肽键，对不溶性 蛋白质的长时间裂解很有效
某氨基酰…..氨基酸
书写时氨基端在左边，羧基端在右边；以氨基酸的 三字缩写或单字缩写代表对应的氨基酸；用短横线 代表氨基酸残基之间的肽键
肽的物理化学性质
一般物理性质
短肽晶体、熔点很高（离子晶体、偶极离子） 肽的两性解离
决定于游离氨基末端、游离羧基末端以及侧链基团 肽链羧基的pK’比氨基酸的大一些，而氨基的pK’则
比DNFB法高100倍
苯异硫氰酸酯（PITC）法 氨肽酶法 ：
氨肽酶：可以从多肽链的N端逐个 降解氨基酸的肽链外切酶 亮氨酸氨肽酶（LAP）：水解以Leu为N末端的肽键速度为最
大
多肽C末端分析方法
肼解法
蛋白质or 多肽＋无水肼, C末端Aa以游离形式存在，其他 Aa转变为相应的Aa酰肼化物加入苯甲醛可以使Aa酰肼化 物转变成二苯基衍生物沉淀， C末端Aa则在溶液中。
是否有辅基或其他分子,连接方式
肽键
蛋白质是氨基酸通过脱水缩合形成肽键而形成的
实验证据
（1）蛋白质分子中游离的α-氨基，α-羧基很少。若水解，游离α氨基，α- 羧基以等mol数增加 →说明α氨基，α-羧基参与某种结 合，水解时，这种结合断开。 （2） 人工合成肽可以被蛋白酶水解
蛋白质组学PPT课件
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谢谢！
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蛋白质组学
152310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。
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主要内容
• 一、蛋白质组学的概念 • 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
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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。
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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。 • 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。
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双向电泳流程图
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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。
结构生物化学Chapter2 Structure of proteins
H2N CH C OH + NH2 CH C OH
CH3
CH2CO2H
alanine
aspartic acid
_ H2O
O
O
H2N CH C NH CH C OH
CH3
CH2CO2H
Ala-Asp
Peptides are written so that the free NH2 group is on the left and the free COOH group is on the right.
of the peptide bond group are always planar! ☺ is usually found in the trans conformation, but
Chapter 2 Structure of proteins
Outline
Peptides
1. Definition, classification and Nomenclature of peptides 2. Properties of peptides
Structure of proteins
☺Prosthetic groups are tightly attached cofactors e.g. heme in myoglobin
Hierarchy of protein structure
Primary Structure (1º) : Unique sequence of amino acids: sequence is determined by genetic material
☺1838 Berzelius – “Proteins” from the Greek “of 1st rank or importance”
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】。
蛋白质的二级结构PPT课件
分子中多肽主链由 长短不等的8段直 的α螺旋组成 最大的螺旋含23个 残基
最短的7个残基， 分子中几乎80%的 氨基酸残基都处于 α螺旋区中。 拐弯是由1—8个残 基组成的无规则卷 曲。
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His93
血红素辅基
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核糖核酸酶三级结构示意图
N
His119
Lys41 His12
C
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球状蛋白的三级的结构特征
• 有些蛋白质的折叠需要其它蛋白质如分子 伴侣的帮助。
• 折叠过程中存在中间产物。 • 疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力。
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蛋白质的超二级结构
在蛋白质分子中，特别是球状蛋白质中，由若干 相邻的二级结构单元（即α—螺旋、β—折叠片和β—转 角等）彼此相互作用组合在一起，，形成有规则、在 空间上能辨认的二级结构组合体，充当三级结构的构 件单元，称超二级结构。
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氧结合曲线
肌肉
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蛋白质的理化性质
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（一）蛋白质的两性电离
蛋白质分子除两端的氨基和羧基可解离外， 氨基酸残基侧链中某些基团，在一定的溶液pH条 件下都可解离成带负电荷或正电荷的基团。
* 蛋白质的等电点(pI) 当蛋白质溶液处于某一pH时，蛋白质解离成
正、负离子的趋势相等，即成为兼性离子，净电
用。 • X-射线晶体学研究表明组成头发和豪猪刺
的蛋白质的空间结构里存在重复结构。
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2 蛋白质的结构与功能
但氢键的键能较低(~12kJ/mol)，易被破坏。
蛋白质分子中氢键的形成源自2. 疏水键：非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相
互聚集的力，这种力称为疏水键或疏水作用力
(hydrophobic interaction)。
蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这 些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，从 而在蛋白质分子内部形成疏水核心。如Leu，Ile，Val， Phe，Ala等的侧链基团。
• 例如毛发的纤维是由多个原纤维平行排列，并 由氢键和二硫键作为交联键聚集成不溶性的蛋 白质。 • -角蛋白的伸缩性能很好，当-角蛋白被过度 拉伸时，则氢键被破坏而不能复原。此时-角 蛋白转变成-折叠结构，称为-角蛋白。
角 蛋 白 分 子 中 的 二 硫 键
•角蛋白富含半胱氨酸,不溶性、抗伸展
象角。
α-碳原子
非键合原子 接触半径
侧链
Φ=1800，ψ=1800
完全伸展的肽主链构象
Φ=00，ψ=00的多肽主链构象
• 然而 和 同时等于0°时的构象实际上并不能存在， 因为两个相邻平面上的酰胺基H原子和羰基Ｏ原子的 接触距离比其范德华半径之和小，因此将发生空间重 叠(steric overlap)。这样的构象是立体化学所不允许的 。 • 二面角(， )所决定的构象否存在，主要取决于两个 相邻肽单位中，非键合原子之间的接近有无阻碍。
3. 离子键： 离子键(salt bond)是由带正电荷基团与带负电 荷基团之间相互吸引而形成的化学键。 在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸 残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基 侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。
蛋白质分子中离子键的形成
4．范德华力（vander Waals forces)： 两个相邻的不带电荷的原子之间存在的相 互作用力。 是一种比较弱的、非特异性的作用力。 主要在蛋白质的三级结构的形成中发挥作
蛋白质组学PPT课件
蛋白质组定义
1，基因组表达的全部蛋白质。 2，在一种细胞/组织内存在的全部蛋白 质。
Proteome
• 1994 M.Wilkins and K.W.Williams
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Macquarie University in Sydney
• Total Proteins Complement of a Genome
环境
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
REAL COMPLEXITY…
IS IN CELLULAR ROTEOMES • BEYOND THE GENOME… • Tissue Specific Expression • Alternate Splicing, (1/3 of all genes) • Post-Translational Modifications
Functional
Proteomics
• During human development, cell express different proteins
• Normal and cancer cells express different proteins
• Cell treated with and without drug express different proteins
– Types and Level:
– Signal Sequence cleavage – Glycosylation
– Phosphorylation – Farnylation – Isoprenylation – Acetylation
• All combine > 100-1000 fold increase in complexity