双向电泳原理与流程剖析
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Stanley Fields, University of Washington, Seattle, in Science [291, 1221 (2001)]
2/ GE / 2/25/2021
Proteomics
一个细胞在特定生理或病理状态下表达的所有种类的蛋白质称 为蛋白质组(proteome) 仅仅从基因组学水平上无法彻底的了解各种生命现象, 因为蛋 白质才是生命活动的真正执行者
Two basic technologies:
2-D electrophoresis of complex protein mixtures Identification and structure analysis of proteins with mass spectrometry methods
从基因组学上我们无法检测到转录后修饰、翻译调节、选择性 剪切、以及蛋白复合物形成、蛋白质相互作用等生命现象; 此 外并不是细胞内的所有的DNA都翻译转录成蛋白质
3/ GE / 2/25/2021
Proteome Analysis and Proteomics
"The analysis of the entire PROTEin complement expressed by a genOME, or by a cell or tissue type."
The core technology of proteomics is 2-DE.
At present, there is no other technique that is capable of simultaneously resolving thousands of proteins in one separation procedure.
1
2
4
6
8
10
12
14
pI (理论值)
6/ GE / 2/25/2021
2D 电泳优越性
• 对未处理样本耐受性好
- 不需要预纯化 (如：色谱层析)
• 分辨率非常高 • 2D 可以有效的组分收集器 • 蛋白在凝胶介质中受到保护 • 在蛋白质组学技术中应用范围最广（front-end ） • 与其他技术相比，在一次试验中可检测到的蛋白点更多 • 与后续分析技术兼容性好 (如. MDLC)
4/ GE / 2/25/2021
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Why 2DE?
Only “Proteomics” is the large-scale screening of the proteins of a cell, organism or biological fluid, a process which requires stringently controlled steps of sample preparation, 2-D electrophoresis, image detection and analysis, spot identification, and database searches.
2000
Pharmacia Biotech launched DALT II system
1998
Pharmacia Biotech introduced IPGphor™
7/ GE / 2/25/2021
蛋白质组学应用举例
研究细胞结果功能和分子组成 相互作用蛋白质组学
发现细菌、病毒感染和疾病监测的分子标志物
病理生理学研究
发现新型生物学活性的分子和药物
差异蛋白质组学
研究药物作用方式和毒性机理
发现新的药物靶位点
海洋生物 修饰蛋白质组学 植物抗虫抗旱抗逆
遗传育种和分子育种
5/ GE / 2/25/2021
理论 pI and Mr 图
酵母细胞表达6,216种蛋白
1000
至今1,484个蛋白被鉴定 (Nat.Biotechnol. 17,676 and 19, 242)
2DE 工作范围
100
Mr [kDa]
10
注: 图片中没有特别强调蛋白丰度和疏水性
. From: Wildgruber et al. Electrophoresis 21 (2000) 2610-2616
GE Healthcare Life Sciences ——实现从发现到功能研究，从体外到体内的突破
GE Healthcare milestones in 2-D electrophoresis
2002
Amersham Biosciences launched Ettan™ DIGE
2000 Amersham Pharmacia Biotech launched Typhoon™
遗传或药理学扰动的分子解剖
中药机理
资源环境
8/ GE / 2/25/2021
寻找差异蛋白质
细 胞
环孢素A处理前
组 织
正常 组织
环孢素A处理后
肿瘤组织
9/ GE / 2/25/2021
Life Sciences 的历史
LKB ——电泳发明者
Pharmacia ——层析技术开创者
Amersham Biosciences ——提供基因组、蛋白组学研究整体解决方案
Wasinger VC et al, Electrophoresis 16 (1995)
“Proteomics is the study of quantitative changes of expression levels and their application to drug discovery, diagnostics and therapy.”
双向电泳技术
万翔 Xiang.
1/ GE / 2/25/2021
Proteomics
“...the analysis of complete complement of proteins.
Proteomics includes not only the identification and quantification of proteins, but also the determination of their localization, modifications, interactions, activities, and, ultimately, their function."
2/ GE / 2/25/2021
Proteomics
一个细胞在特定生理或病理状态下表达的所有种类的蛋白质称 为蛋白质组(proteome) 仅仅从基因组学水平上无法彻底的了解各种生命现象, 因为蛋 白质才是生命活动的真正执行者
Two basic technologies:
2-D electrophoresis of complex protein mixtures Identification and structure analysis of proteins with mass spectrometry methods
从基因组学上我们无法检测到转录后修饰、翻译调节、选择性 剪切、以及蛋白复合物形成、蛋白质相互作用等生命现象; 此 外并不是细胞内的所有的DNA都翻译转录成蛋白质
3/ GE / 2/25/2021
Proteome Analysis and Proteomics
"The analysis of the entire PROTEin complement expressed by a genOME, or by a cell or tissue type."
The core technology of proteomics is 2-DE.
At present, there is no other technique that is capable of simultaneously resolving thousands of proteins in one separation procedure.
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pI (理论值)
6/ GE / 2/25/2021
2D 电泳优越性
• 对未处理样本耐受性好
- 不需要预纯化 (如：色谱层析)
• 分辨率非常高 • 2D 可以有效的组分收集器 • 蛋白在凝胶介质中受到保护 • 在蛋白质组学技术中应用范围最广（front-end ） • 与其他技术相比，在一次试验中可检测到的蛋白点更多 • 与后续分析技术兼容性好 (如. MDLC)
4/ GE / 2/25/2021
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Why 2DE?
Only “Proteomics” is the large-scale screening of the proteins of a cell, organism or biological fluid, a process which requires stringently controlled steps of sample preparation, 2-D electrophoresis, image detection and analysis, spot identification, and database searches.
2000
Pharmacia Biotech launched DALT II system
1998
Pharmacia Biotech introduced IPGphor™
7/ GE / 2/25/2021
蛋白质组学应用举例
研究细胞结果功能和分子组成 相互作用蛋白质组学
发现细菌、病毒感染和疾病监测的分子标志物
病理生理学研究
发现新型生物学活性的分子和药物
差异蛋白质组学
研究药物作用方式和毒性机理
发现新的药物靶位点
海洋生物 修饰蛋白质组学 植物抗虫抗旱抗逆
遗传育种和分子育种
5/ GE / 2/25/2021
理论 pI and Mr 图
酵母细胞表达6,216种蛋白
1000
至今1,484个蛋白被鉴定 (Nat.Biotechnol. 17,676 and 19, 242)
2DE 工作范围
100
Mr [kDa]
10
注: 图片中没有特别强调蛋白丰度和疏水性
. From: Wildgruber et al. Electrophoresis 21 (2000) 2610-2616
GE Healthcare Life Sciences ——实现从发现到功能研究，从体外到体内的突破
GE Healthcare milestones in 2-D electrophoresis
2002
Amersham Biosciences launched Ettan™ DIGE
2000 Amersham Pharmacia Biotech launched Typhoon™
遗传或药理学扰动的分子解剖
中药机理
资源环境
8/ GE / 2/25/2021
寻找差异蛋白质
细 胞
环孢素A处理前
组 织
正常 组织
环孢素A处理后
肿瘤组织
9/ GE / 2/25/2021
Life Sciences 的历史
LKB ——电泳发明者
Pharmacia ——层析技术开创者
Amersham Biosciences ——提供基因组、蛋白组学研究整体解决方案
Wasinger VC et al, Electrophoresis 16 (1995)
“Proteomics is the study of quantitative changes of expression levels and their application to drug discovery, diagnostics and therapy.”
双向电泳技术
万翔 Xiang.
1/ GE / 2/25/2021
Proteomics
“...the analysis of complete complement of proteins.
Proteomics includes not only the identification and quantification of proteins, but also the determination of their localization, modifications, interactions, activities, and, ultimately, their function."