线粒体遗传、蛋白质组学方法、蛋白质相互作用
蛋白质组学
1975年首先由O’Farrell等创立。
特 点
可分离10~100 kD分子量的蛋白质 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
第一向IEF电泳
传统O’Farrell系统双向电泳的缺陷。 Bjellgvist等发展并完善了固相pH梯 度等电聚焦技术,GÖrg等成功地将 之应用于双向电泳。 优点
第一节
蛋白质组学的概念及其发展史
一、蛋白质组学的概念
蛋白质组是澳大利亚学者Williams和 Wilkins于1994年首先提出,源于蛋白 质(protein)与基因组(genome)两 个词的杂合,意指proteins expressed by a genome,即“一个细胞或一个组 织基因组所表达的全部蛋白质”。
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。
蛋白质组学的研究方法和进展
背 景
基因数量有限性和基因结构的相对稳定性
06.07-线粒体的结构功能与遗传
光镜下:线状、杆状、 光镜下:线状、杆状、粒状
(二)数量 依细胞类型而异,动物细胞一般数百到数千个 依细胞类型而异,动物细胞一般数百到数千个。 数百 利什曼原虫:一个巨大的线粒体; 利什曼原虫:一个巨大的线粒体; 海胆卵母细胞:30多万个。 海胆卵母细胞:30多万个。 多万个 随细胞生理功能及生理状态变化 需能细胞:线粒体数目多,如哺乳动物心肌、 需能细胞:线粒体数目多,如哺乳动物心肌、小 肠、肝等内脏细胞; 肝等内脏细胞; 飞翔鸟类胸肌细胞:线粒体数目比不飞翔鸟多; 飞翔鸟类胸肌细胞:线粒体数目比不飞翔鸟多; 运动员肌细胞:线粒体数目比不常运动人的多。 运动员肌细胞:线粒体数目比不常运动人的多。
(五) 基粒(质子泵ATP合成酶) 基粒(质子泵ATP合成酶) ATP合成酶
与线粒体内膜内表面及嵴膜基质面垂直排列, 与线粒体内膜内表面及嵴膜基质面垂直排列,形 态上分为 头部:可溶性ATP酶 ),水溶性球蛋白 水溶性球蛋白, 头部:可溶性ATP酶(F1),水溶性球蛋白,从内 ATP 膜突出于基质内,易从膜表面脱落。 膜突出于基质内,易从膜表面脱落。 柄部:对寡酶素敏感的蛋白质(OSCP),调控质子 柄部:对寡酶素敏感的蛋白质(OSCP),调控质子 ), 通道。 通道。 基片( ):疏水蛋白 HP),横跨内膜,质子通道。 疏水蛋白( 基片(F0):疏水蛋白(HP),横跨内膜,质子通道。
需能部位, 线粒体的分布多集中在细胞的需能部位 线粒体的分布多集中在细胞的需能部位,有利 于细胞需能部位的能量供应。 于细胞需能部位的能量供应。
分子生物学名词解释
C值反常现象:也称C值谬误。指C值往往与种系的进化复杂性不一致的现象,即基因组大小与遗传复杂性之间没有必然的联系,某些较低等的生物C值却很大,如一些两栖动物的C值甚至比哺乳动物的还大。
DNA的半保留复制:DNA在复制过程中,每条链分别作模板合成新链,产生互补的两条链。这样新形成的两个DNA分子与原来DNA分子的碱基顺序完全一样。因此,每个子代分子的一条链来自亲代DNA,另一条链则是新合成的,这种复制方式被称为DNA 的半保留复制。
DNA的半不连续复制:DNA复制过程中前导链的复制是连续的,而另一条链,即后随链的复制是中断的,不连续的。
RNA的编辑:是某些RNA,特别是mRNA前体的一种加工方式,如插入、删除或取代一些核苷酸残基,导致DNA所编码的遗传信息发生改变,因为经过编辑的mRNA序列发生了不同于模板DNA的变化。
RNA的再编码:是指RNA编码和读码方式的改变。
RNA干涉:是利用双链小RNA高效,特异性降解细胞内同源mRNA,从而阻断体内靶基因表达,使细胞出现靶基因缺失表型的方法。
RNA的剪接:从mRNA前体分子中切除被称为内含子的非编码区,并使基因中被称为外显子的编码区拼接形成成熟的mRNA的过程。
SD序列:存在于原核生物起始密码子AUG上游7~12个核苷酸处的一种4~7个核苷酸的保守片段,它与16SrRNA 3’端反向互补,所以可将mRNA的AUG起始密码子置于核糖体的适当位置以便起始翻译作用。根据首次识别其功能意义的科学家命名。SNP:单核苷酸多态性,指基因组DNA序列中由于单个核苷酸的突变而引起的物种多态性。
大学分子生物学考试(试卷编号121)
大学分子生物学考试(试卷编号121)
1.[单选题]动物细胞mRNA的帽子结构通常的形式是
A)m7ApppNmP
B)m7GpppNmP
C)m7GpNmP
D)m7CpppNmP
答案:B
解析:
2.[单选题]常染色质与异染色质的区别是
A)染色质的折叠压缩程度不同
B)基因的表达活性不同
C)存在的位 置不同
D)基因的数量不同
答案:A
解析:
3.[单选题]人类线粒体基因组中
A)产生唯一一个大的转录产物,然后剪接加工,释放出各种RNA分子
B)几乎所有的DNA不编码基因产物
C)大多数编码蛋白的基因产物是连续的
D)几乎所有的编码蛋白质的基因都从不同的方向进行转录
答案:C
解析:
4.[单选题]P53基因是一种:( )
A)细胞原癌基因
B)抑癌基因
C)病毒癌基因
D)操纵子调节基因
答案:B
解析:
5.[单选题]DNA的二级结构是:
A)螺旋
B)β片层
C)双螺旋结构
D)超螺旋结构
6.[单选题]外显子可( )
A)促进DNA复制
B)启动基因转录
C)调节基因转录
D)编码蛋白质
答案:D
解析:真核生物的基因为断裂基因,即外显子被内含子隔开,外显子即编码序列,内含子则在转录后加工过程中被切除。故选D
7.[单选题]组蛋白的乙酰化是表观遗传调控中的一种常见调控方式,下列关于它的作用正确的是
A)激活基因表达
B)抑制基因表达
C)促进基因复 制
D)抑制基因复 制
答案:A
解析:
8.[单选题]mRNA5’端帽子结构为()。
A)pppmG
B)GpppG
C)m7GpppG
D)GpppmG
答案:C
解析:
9.[单选题]PCR合成的步骤不包括
A)显色
B)变性
第六章 线粒体
第六章线粒体
名词解释
1、电子传递链electron-transport chain
膜上一系列由电子载体组成的电子传递途径。这些电子载体接受高能电子,并在传递过程中逐步降低电子的能量,最终将释放的能量用于合成ATP或以其他能量形式储存。
2、化学渗透学说chemiosmosis
氧化磷酸化的耦联机制。电子经电子传递链传递后,形成跨线粒体内膜的质子动力势,用以驱动ATP合成酶合成ATP。
3、结合变构模型binding change model
利用质子动力势驱动ATP合成酶构象发生改变,将ADP和无机磷合成ATP的模型。
4、孔蛋白porin
存在于线粒体和叶绿体外膜上的整合膜蛋白,形成非选择性的通道。
5、内共生学说endosysmbiont theory
关于叶绿体和线粒体起源的假说,认为叶绿体和线粒体起源于被原始真核细胞吞噬的共生原核生物。
6、线粒体mitochondrion
将储存在有机物中的能量通过氧化磷酸化过程形成ATP的细胞器。线粒体是一种能量转换细胞器,还参与细胞凋亡等重要生理过程。
7、氧化磷酸化oxidative phosphorylation
底物在氧化过程中产生高能电子,通过线粒体内膜电子传递链,将高能电子的能量释放出来转换成质子动力势进而合成ATP的过程。
8、ATP合酶ATP synthase
位于线粒体内膜或叶绿体的类囊体膜上,通过氧化磷酸化或光合磷酸化催化ADP和无机磷合成ATP的酶,由F1头部和嵌入膜内的F0基部组成,也常见于细菌膜上。
9、线粒体膜间隙intermembrane space
蛋白质组学
研究基础
蛋白质组学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。不仅完成了十余种模式生物(从大肠杆菌、酿酒酵母到线虫)基因组全序列的测定工作,还在2003年提前 完成人类所有基因的全序列测定。那么,知道了人类的全部遗传密码即基因组序列,就可以任意控制人的生老病 死吗?其实并不是这么简单。基因组学(genomics)虽然在基因活性和疾病的相关性方面为人类提供了有力根据, 但实际上大部分疾病并不是因为基因改变所造成。并且,基因的表达方式错综复杂,同样的一个基因在不同条件、 不同时期可能会起到完全不同的作用。关于这些方面的问题,基因组学是无法回答的。所以,随着人类基因组计 划的逐步完成,科学家们又进一步提出了后基因组计划,蛋白质组(proteome)研究是其中一个很重要的内容。
研究介绍
蛋白质组学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。
第六章 线粒体
(分布:多靠近需 耗能多的位置,如 rER附近,精子尾部 等。)
如有促进脂肪酸进入线粒体代谢的酶。
⑵组成:20%是脂类,80%是蛋白质 内膜上约有60多种蛋白质 三种主要功能蛋白质: ①电子传递链酶系:呼吸链电子传递系统氧化反应 的蛋白质: ②ATP合成酶系:基质中合成ATP(氧化磷酸化) ③特异转运蛋白:小分子物质转出基质 ⑶特点: 通透性小,分子量大于150的物质不能通过。 选择通透性高,膜上的转运蛋白质控制内、外腔的 物质交换,以保证活性物质的代谢。
第六章 线粒体与细胞的能量转换
学习目的与要求
1. 2. 3. 掌握线粒体的基本结构、功能。 掌握蛋白跨线粒体膜转运的机制。 了解线粒体的生物学发生。
4. 简单了解线粒体与细胞死亡、与医学的 关系。
本章内容
第一节 线粒体的基本特性 1. 线粒体的结构 2. 线粒体的化学组成 3. 线粒体的基因组 4. 核编码蛋白质的线粒体转运 5.线粒体的生物学发生 。 第二节 细胞呼吸 第三节细胞的能量转换 第四节 线粒体与细胞死亡 第五节 线粒体与医学
ATP合酶复合体 生物氧化 细胞氧化 细胞呼吸 嵴 基粒 糖酵解 内膜 嵴间腔 膜间腔 嵴内空间
matrix 基质 matrix space 基质腔 matrix-targeting sequence .MTS 基质导入序列 Outer membrane 外膜 Oxidative phosphorylation 氧化磷酸化 Translocation contact site 转位接触点 Translocon of the inner membrane, Tim 内膜转位子 Translocon of the outer membrane .Tom 外膜转位子 Tricarboxylic acid cycle ,TAC 三羧酸循环
第3章基因组学、蛋白组学
基因组(Genome)
每个染色体组的DNA构成一个基 因组。广义的基因组包括细胞核染色体 基因组和细胞质中的线粒体基因组。
是一个细胞或一种生物体的整套遗 传物质
基因组学(Genomics)
是指对所有基因进行基因组作图, 核苷酸序列分析,基因定位和基因功能 分析。
第一节
原核生物基因组
原核生物的生命活动
一、真核基因组一般特征
• 分细胞核基因组和细胞核外基因组 • 细胞核基因组含有两份同源基因组(二倍体) • 核外基因组可有多个拷贝 • 基因组庞大,但非编码序列占90%以上 • 转录产物为单顺反子 • 细胞核基因组存在重复序列 • 基因是不连续的断裂基因 • 线性双链DNA分子,眼型复制模式
真核生物基因结构
(三)原核生物的结构基因
• 结构基因是连续的,无内含子成分 • 多顺反子结构 • 多数为单拷贝基因,编码rRNA、
tRNA的基因为多拷贝 • 结构基因的编码顺序一般不重叠
*基因重叠是指基因组DNA中某些顺序被两 个及以上基因所共用
(四)具有编码同功酶的基因
表达功能相同的产物的一类基因, 但基因结构不完全相同。
编码的蛋白质高度同源,但核苷酸序列不 同,如src癌基因家族。其产物均有250 个氨基酸序列的同源蛋白激酶结构域。
超基因家族(gene superfamily)
是由一组多基因家族及单基因家 族组成的更大的基因家族。它们的结 构有程度不同的同源性,但起源于相 同的祖先基因。如免疫球蛋白基因超 家族。
遗传学--复习资料
四、名词解释
1、中断杂交试验一种用来研究细菌接合过程中基因转移方式的试验方法。把接合中的细菌在不同时间取样,并把样品猛烈搅拌以分散接合中的细菌,然后分析受体细菌的基因顺序。是大肠杆菌等细胞中用来测定基因位置的一种方法。
2. 母性影响由于卵细胞质中存在母体核基因的某些代谢产物,使子代的性状并不受本身的基因型所决定,而表现与母体相似性状的遗传方式。
3.抑制作用在两对以上独立遗传的基因中,其中一对显性基因本身并不控制性状表现,但对其它对基因的表现有抑制效应。
4、细胞质遗传(核外遗传)指由细胞质基因所决定的遗传现象和遗传规律。其原因是控制某性状的基因位于线粒体、叶绿体等细胞器上。细胞质遗传在农业生产上应用最成功的例子是杂种优势利用中质核互作型控制雄性不育现象。
5、转换与颠换转换:指DNA分子中一种嘌呤被另一种嘌呤替换,或一种嘧啶被另一种嘧啶替换的突变方式;颠换:指DNA分子中的嘌呤碱基被嘧啶碱基替换,或嘧啶碱基被嘌呤碱基替换的突变方式。
6、核型分析把生物细胞核内全部染色体的形态特征(染色体长度、着丝点位置、长短臂比、随体有无等)所进行的分析,也称为染色体组型分析。
7、遗传平衡定律(Hardy-Weinberg):在一个完全随机交配群体内,如果没有其他因素(如突变、选择、遗传漂移和迁移)干扰时,则基因频率和基因型频率常保持一定。
8、突变的平行性亲缘关系相近物种因遗传基础近似,常发生相似的基因突变。
9. 影印培养法使在一系列培养皿的相同位置上出现相同菌落的接种培养方法。把长有细菌菌落的培养皿倒过来印到绒布上,接着把无菌培养皿倒过来,在绒布上印一下,将每一菌落接种到相应的位置上。4. 母性影响:由于卵细胞质中存在母体核基因的某些代谢产物,使子代的性状并不受本身的基因型所决定,而表现与母体相似性状的遗传方式。
蛋白质的相互作用研究方法
Osamu Shimomura
Osamu Shimomura in the lab in the basement of his home. He is holding a sample of “real” GFP isolated from Aequorea victorea, not produced by bacteria. In order to do his research Shimomura estimates that he collected over a million Aequorea specimens。 (One Aequorea weigh about 50g)
人们在GFP基因的基础上已经制造出 蓝色荧光蛋白,黄色荧光蛋白,青色荧光 蛋白,又发现了红色荧光蛋白。 其中兰色荧光蛋白和绿色荧光蛋白 青色荧光蛋白和黄色荧光蛋白之间可以发 生荧光共振能量转移
Look at physical interactions between proteins
四、Bimolecular Fluorescent Complementation
Douglas Prasher was the first person to realize the potential of GFP as a tracer molecule.
容易检测 分子量小 不需要其它底物
Douglas Prasher 1992 克隆了GFP基 因
蛋白质组学及其主要研究方法
蛋白质组学及其主要研究方法
摘要:蛋白质组学是对机体、组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究。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。本文就蛋白质组学研究所使用的主要技术如二维凝胶电泳、质谱、酵母双杂交系统、生物信息学等进行了相关综述。
关键词:蛋白质组学;双向凝胶电泳;质谱;酵母双杂交;生物信息学
Proteomics and its main research techniques
Abstract:Proteomics aims at the analysis and identification of entire proteins present in the cell tissue or the organism, and of the functions and the linkage of these proteins.the proteome of an organism is dynamic.It changes with the intro and outer stimulus.The study on proteomics can make us easily know how the vital progress goes. The article will introduce these tech-niques of proteomics such as two-dimensional gel electrophoresis、mass spectrometry、two-hybrid system and bioinformatics etc.
【人卫版医学遗传学】线粒体遗传(可编辑)
第七章线粒体疾病的遗传几乎每个人体细胞中都含有数以百计的线粒体,每个线粒体内膜上富含5种具有传递电子功能的酶复合体,组成呼吸链-氧化磷酸化系统,将代谢过程中产生的电子通过连锁反应逐步传递给氧并将质子从线粒体基质转移到膜间腔,形成跨内膜的质子梯度,复合物Ⅴ(ATP合酶)利用质子顺浓度回流到基质中所产生的势能,使ADP磷酸化生成ATP,为细胞提供进行各种生命活动所需要的能量。线粒体内还含有DNA 分子,被称为人类第25号染色体,是细胞核以外含有遗传信息和表达系统的细胞器,其遗传特点表现为非孟德尔遗传方式,又称核外遗传。1981年Anderson 等人完成了人类线粒体基因组的全部核苷酸序列的测定,1988年,Wallace等发现Leber视神经病的发生与线粒体DNA(mitochondrial DNA,mtDNA)突变有关。近年来,人们发现线粒体不仅在细胞的生长代谢中起重要作用,而且mtDNA突变是许多人类疾病的重要病因。第一节人类线粒体基因组 mtDNA编码线粒体中部分蛋白质和全部的tRNA、rRNA,能够独立进行复制、转录和翻译,但所含信息量小,呼吸链-氧化磷酸化系统的80多种蛋白质亚基中,mtDNA仅编码13种,绝大部分蛋白质亚基和其他维持线粒体结构和功能的蛋白质都依赖于核DNA (nuclear DNA,nDNA)编码,在细胞质中合成后,经特定转运方式进入线粒体。此外,mtDNA基因的表达受nDNA的制约,线粒体氧化磷酸酶化系统的组装和维护需要nDNA和mtDNA的协调,二者共同作用参与机体代谢调节,因此线粒体是一种半自主细胞器,受线粒体基因组和核基因组两套遗传系统共同控制(图
蛋白质组学及其在医学研究中的应用
2.病原微生物的蛋白质组研究
⑴确定致病菌毒力; ⑵寻找新的诊断标记物; ⑶为疫苗的研制寻找新的候选抗原; ⑷阐明药物抗菌作用机制与病菌耐药性发生 机理,为新的抗生素的研制寻找靶点
3.蛋白质组在药物开发中的应用
疾病特异性蛋白的不断发现为药物设计 提供了丰富的靶点 以DSPs为靶点,分析其分子结构,定向 合成有效药物成为药物设计的理想模式
真核转录因子含有两个相对独立的功能 域:DNA结合(DNAbinding domain,BD)和 转录激活(activation domain,AD) 当两者独立存在时,无转录激活功能,但两 者只要相互接近,即可激活转录
存在问题:
酵母双杂交技术还存在假阳性和假阴性 的发生率高的问题,而且对于不能进入核 内的蛋白质(如分泌蛋白、膜蛋白)和存在 比较复杂的翻译后修饰作用的高等生物 蛋白质,该技术尚不适用
⑵蛋白质结构域与家族数据库
常用的有ProSite、BLOCKS、DOMO、 ProDom、Profam等
⑶蛋白质高级结构及分类数据库
常用的有PDB、SWISS MODEL、NRL3D、 BioMagRes Bank、MMDB、SCOP、CATH 等 PDB(Protein Data Bank),收录有蛋白质原子 座标、晶体结构和核磁共振的数据、一级和 二级结构信息及相关文献引用
线粒体蛋白组
百泰派克生物科技
线粒体蛋白组
线粒体是由双层膜结构包裹的亚细胞器,是细胞进行呼吸作用释放能量的场所,故又被称为细胞的“动力工厂”。除红细胞外几乎所有细胞都含有线粒体。线粒体有自己独立的遗传物质和遗传体系,是一种半自主性细胞器。研究表明线粒体DNA编码的蛋白质大约有500~1500种,分布于线粒体各子区室,如线粒体外膜、内膜、膜间隙和基质。
线粒体蛋白组就是指细胞、组织、器官或机体线粒体中的全部蛋白质,这些蛋白质参与线粒体诸多重要的生理化学反应,如ATP合成、脂肪酸代谢、三羧酸循环等;此外,线粒体蛋白的结构和功能变化也与许多重大疾病密切相关,如心脏病、癌症以及退行性疾病等。因此,线粒体蛋白质组的研究不仅有助于我们表征线粒体蛋白的种类、结构和功能等,建立线粒体蛋白质组学图谱;此外,研究病理状态下线粒体蛋白的变化趋势以及与正常生理状态下的相互关系,也可为相关疾病的发生和发展机制提供新的线索。
百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合nanoLC-MS/MS纳升色谱,提供亚细胞蛋白质组学分析服务技术包裹,包括定性和定量分析膜蛋白质组、线粒体蛋白质组、组蛋白、叶绿体蛋白质组等等。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
蛋白切胶 回收
胰蛋白酶 酶解
肽段打质 谱
专家系统 比对
虚拟质谱
虚拟酶解
蛋白质数 据库
质谱原理
分子电离与荷质比
利用离子化的带电物体在磁场 中的行为确定其分子量,利用 这些质量信息对分子进行鉴定。
蛋白质谱
传统硬电离方式的缺点
•高能电子轰击破坏化学键,产生复杂的分子碎 片 •一个蛋白质分子硬电离后可产生10000种以上 的不同的信号峰,导致数据庞杂无法分析
Post modification,PTM
一、基于序列的蛋白质翻译后修饰预测
二、在蛋白质组学分析中鉴定翻译后修饰
翻译后修饰检测原理:修 饰使蛋白分子量增加,可 利用高精度的MS分析检 出这个变化。
糖基化修饰的鉴定: •糖苷内切酶切断糖链, 接质谱,比较PMF差异 •用凝集素直接提取含糖 链肽段,接质谱
输入细胞核:-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val输出细胞核:-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile输入线粒体:+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-LeuCys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu输入质体:+H3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-SerSer-Asn-Ser-Phe-Leu- Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-Thr-Leu-Ser-Pro-Phe-Leu- Gln-Gly输入过氧化物酶体:-Ser-Lys-Leu-COO输入内质网:+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-GluAla-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys- Glu-Val-Phe-Gln返回内质网:-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL) 由质膜到内体:Tyr-X-X-Φ
第七章 线粒体遗传学
第一节 mtDNA的结构和遗传特征 mtDNA的结构和遗传特征
二,mtDNA的遗传学特征 mtDNA的遗传学特征
1. mtDNA具有半自主性 mtDNA具有 具有半自主性 2. mtDNA的遗传密码与通用密码不同 mtDNA的 3. mtDNA为母系遗传 mtDNA为 4. mtDNA在有丝分裂和减数分裂间都要经过复制分离 mtDNA在有丝分裂和减数分裂间都要经过 在有丝分裂和减数分裂间都要经过复制分离 5. mtDNA的杂质性与阈值效应 mtDNA的杂质性与 的杂质性与阈值效应 mtDNA的突变率和进化率极高 mtDNA的突变率和进化率极高 7. 表型高度多态 8. 主要编码与氧化磷酸化过程相关的酶系
双链16569bp,其中一条为重连, ,其中一条为重连, 双链 一条为轻连. 一条为轻连.基因编码物各不相 同. 2种rRNA;22种tRNA;13种蛋白 种 ; 种 ; 种蛋白 质. 基因中不含非编码序列, 基因中不含非编码序列,多数情 况下,几乎不含终止密码, 况下,几乎不含终止密码, mRNA在特定区域加 在特定区域加PolyA. 在特定区域加 . 转录与翻译均在线粒体中进行. 转录与翻译均在线粒体中进行. DNA不与组蛋白结合 不与组蛋白结合 部分密码子不同于核基因组密码 子.
比错义突变的疾病表型更具有系统性 特征,且所有生物合成基因突变都为 tRNA突变 并与线粒体肌病相关. tRNA 突变 , 并与线粒体肌病相关 . 主要 突变, 有 MERRF 综 合 征 ( 癫 痫 伴 碎 红 纤 维 病 ) (MIM 545000). 545000)
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线粒体遗传性
线粒体复制后,细胞分裂后线粒体不均等分布。不均等分离,随机分配
遗传瓶颈genetic bottleneck卵细胞mtRNA从100,000到10~100不等。
mtRNA阈值效应:引起特定组织器官功能障碍的突变mtDNA最少数目
mtRNA阈值的影响因素:1、mtDNA突变类型;2、组织器官的功能状态;3、组织器官的能量依赖程度;4、发育阶段。
mtRNA的遗传特征:1、mtRNA复制具半自主性2、mtRNA遗传密码和通用密码不完全相同3、mtRNA为母系遗传4、复制分离5、mtRNA杂质行与阈值效应6、mtRNA突变率极高。
蛋白质组
信号蛋白、膜蛋白、血清蛋白、受体、酶、遗传
一、蛋白质功能调节:变构效应、磷酸化去磷酸化(与生长、分化、成活、凋亡有关)、蛋白质的酶切激活
基因功能研究方法:蛋白质的鉴定、研究蛋白质相互作用方法、动物水平研究蛋白质功能蛋白印迹法注意事项:蛋白质常温容易失活、一抗二抗浓度是关键、封闭做得不好容易出现非特异杂交
SDS-PAGE电泳--转膜--封闭--一抗--洗涤--酶标二抗反应--洗涤--显色或化学发光显影
蛋白质在酸性条件下是氨基电离,碱性条件下是羧基
2DE(差异凝胶电泳)
双向电泳:第一向进行等电聚焦,蛋白质沿PH梯度分离至各自的等电点;第二向再沿垂直的方向进行SDS-PAGE胶的电泳,按分子量进行分离。染色:银染、考马斯亮蓝
二、质谱:差异性蛋白的检测、鉴定不同的蛋白质。准确、微量
1、串连质谱:1、分离、消化肽段;
2、应用高能气体原子撞击成更小的片断;
3、推测小肽段的氨基酸序列。
基质辅助激光飞行时间质谱术、蛋白质指纹图谱技术
2、飞行时间质谱术:肽段与有机酸混合,然后在金属或陶瓷片上干燥。再用激光使其电离子成离子化气体。这些初始能量相同的带电离子被加速飞行经过一米的零电场导管到达粒子侦测器。由于飞行距离L是已知的定数,精确记录离子的飞行时间t,即可得到离子的速度v=L/t.动能E=(1/2)mv^2,可得到离子的质量。
测得的离子飞行时间即可得到原子或分子的质量。
3、免疫共沉淀法(IP)当细胞在非变性条件下被裂解时,完整细胞内存在的许多蛋白质-蛋白质间的的相互作用的现象被保留下来。应用特异性抗体将目标蛋白和与其作用的蛋白质共沉淀下来。
收获培养的细胞--裂解细胞--收集上清--加入适量抗体--加入proteinG-Sepharose--离心弃上清--收集沉淀--SDS-PAGE胶。
4、双杂交系统
1)已知蛋白之间相互作用的检测;2)蛋白质的功能域研究:通过对其中某一个蛋白质作缺失或定点突变,再用此系统检测是否还存在相互作用,可阐明其功能域或关键氨基酸;3)克隆新基因和新蛋白。
5、噬菌体展示:一种基因表达产物和亲和选择相结合的技术。以改构的噬菌体为载体,氢待研究的蛋白质基因片段定向插入噬菌体外壳蛋白基因区。感染大肠杆菌后,产生大量噬菌体病毒颗粒。进而通过亲各富集法收集有特异肽或蛋白质的噬菌体。
主要用途:大规模筛选与目标蛋白相互作用的大量蛋白质或肽段。
三、研究蛋白质相互作用的方法
1、亲各层析
2、免疫共沉淀法(IP)
3、双杂交系统
4、噬菌体展示
四、转基因动物
核转移、干细胞途径