医学专业生物信息学第9章
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蛋白质组学(proteomics)，是以细胞内全部蛋 白质的存在及其活动方式作为研究对象，注重研 究参与特定生理或病理状态的所有蛋白质种类及 其与周围环境（分子）的关系。
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医学专业生物信息学第9章
• 蛋白质组学研究的策略：
•
蛋白质组学研究试图比较细胞在不同生理
或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质
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医学专业生物信息学第9章
•功能蛋白质组学（functional proteomics）” • 研究细胞或个体在某一特定时间所表达或与 某个功能相关的蛋白质集合体。
• 功能蛋白质组学能够在细胞和生命有机体的 整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。 •功能蛋白质组学的研究可为食品改造、疫苗开发 和生物制药等提供重要依据。
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医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位
1. 蛋白质的定位基于十二类亚细胞结构 蛋白质在细胞内的定位主要基于12类亚细胞的分 类数据库（来自SwissProt）： 细胞膜、细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶 体、过氧化物酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、 液泡、细胞核、细胞外基质。
白质的指纹特征。
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医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
•2. 肽质量指纹谱是鉴定蛋白质的常用参数
• 质谱指纹分析需要经过蛋白质原位酶解（包 括蛋白质凝胶的脱色、还原和烷基化、酶解、萃取 及合并萃取液冻干后进行质谱分析）、MALDI-TOF 肽质量指纹图测定（包括蛋白样品脱盐及制备、质 谱仪进行肽质量指纹图测定）及蛋白质鉴定数据库 搜寻等三个步骤。
• 功能蛋白质组学已成为后基因组的重要组成 部分。
• 主要研究内容： 1.蛋白质组的组成成分，即蛋白质组的表达模式
(expression profile) 2.蛋白质翻译后修饰 3.蛋白质-蛋白质相互作用
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•第二节 蛋白质分析方法
一、 蛋白质的指纹特征 二、蛋白质的定位、修饰 三、蛋白质分析软件与数据库
蛋白质翻译后修饰在体内是一个动态的变化过程， 有效探明细胞和组织内蛋白质修饰谱的“翻译后修饰 蛋白质组学”成为当今功能蛋白质组学研究的重要内 容。
医学专业生物信息学第9 章
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2020/11/12
医学专业生物信息学第9章
主要内容
第一节 引言 第二节 蛋白质分析方法 第三节 蛋白质组学数据的获取与分析
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医学专业生物信息学第9章
第一节 引 言
蛋白质组(proteome) 源于蛋白质(protein)与 基因组(genome)两个字的结合，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。
Байду номын сангаас
蛋白质的定位 4. 蛋白质信息的提取是亚细胞定位预测的基本步骤
蛋白质分选信号 蛋白质序列的氨基酸
组分 蛋白质的功能域信息 序列比对信息
GO注释信息 氨基酸物理化学性质 混合性特征参数
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医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的修饰
蛋白质翻译后修饰（post-translational modification，PTM），即是指蛋白质在翻译中或翻译 后会在个别氨基酸链上共价结合各种非肽类基团，形 成翻译后修饰。
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•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 2. 蛋白质在细胞内合成后的转运与定位有两种机制
翻译后转运（post-translational translocation） 共翻译转运（co-translational translocation）
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医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
•3. 肽质量指纹谱可用作其他测定参数
• 测定不同物种间的保留特性，从而推断分子的功能。 由生物多样性和进化上远离引起的氨基酸残基取代， 显示了蛋白中的特征功能区。
• 在一个蛋白消解物中，用来检测在化学或酶处理前 后的“非匹配”（即和预测片段不符）的肽，从而表 征蛋白的修饰。
进行分类和鉴定，并分析蛋白质间的相互作用和
功能。
1.一种称为“竭泽法”，即采用高通量的蛋白质组 研究技术分析生物体内尽可能多乃至接近所有的 蛋白质。
2.另一种策略称为“功能法”，即研究不同时期细 胞蛋白质组成的变化，如蛋白质在不同环境下的 差异表达，以发现有差异的蛋白质种类为主要目 标。
•蛋白质组学的研究范围：
• 一种是“完全”蛋白质组学或表达蛋白质组学 (expression proteomics)，主要分析构成蛋白质组 蛋白质的种类和数量，并以此来探讨细胞、组织、 个体或特定状态的特征。
• 另一种是“差异”蛋白质组学或功能蛋白质组 学，主要筛选和鉴定不同种类或状态下各样品间蛋 白质组的区别与变化，通过分析蛋白质组中构成蛋 白质间相互作用及细胞内功能单位，解析蛋白质组 与细胞功能之间的相关性。
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 3. 生物信息学预测亚细胞定位
构建可靠的数据库，对蛋白质的亚细胞定位进行 分析与预测，能加速蛋白质亚细胞定位的研究。 ▪ 综合数据库（SwissProt、MIPS等） ▪ 模式生物数据库 ▪ 专门的亚细胞定位数据库
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•二、蛋白质的定位、修饰
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•二、蛋白质的定位、修饰
• 蛋白质功能模式的研究是蛋白质组研究的最 终目标，其主要研究目标是要揭示蛋白质组成员间 的相互作用、相互协调的关系，并深入了解蛋白质 的结构与功能的相互关系，以及基因结构与蛋白质 结构功能的关系。 • • 蛋白质定位、蛋白质翻译后修饰及蛋白质-蛋 白质相互作用都是目前其研究的重要内容。
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•一、蛋白质的指纹特征
1.蛋白质的指纹即肽质量指纹谱具有特征性
•
•
由于每种蛋白质的氨基酸序列（一级结构）
都不同，蛋白质被识别特异酶切位点的蛋白酶水
解后，产生的肽片段序列也各不相同，其肽混合
物质量数亦具有特征性，称为肽质量指纹谱
（peptide mass fingerprinting，PMF），即蛋
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• 蛋白质组学研究的策略：
•
蛋白质组学研究试图比较细胞在不同生理
或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质
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•功能蛋白质组学（functional proteomics）” • 研究细胞或个体在某一特定时间所表达或与 某个功能相关的蛋白质集合体。
• 功能蛋白质组学能够在细胞和生命有机体的 整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律。 •功能蛋白质组学的研究可为食品改造、疫苗开发 和生物制药等提供重要依据。
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•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位
1. 蛋白质的定位基于十二类亚细胞结构 蛋白质在细胞内的定位主要基于12类亚细胞的分 类数据库（来自SwissProt）： 细胞膜、细胞质基质、内质网、高尔基体、溶酶 体、过氧化物酶体、线粒体、叶绿体、细胞骨架、 液泡、细胞核、细胞外基质。
白质的指纹特征。
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•一、蛋白质的指纹特征
•2. 肽质量指纹谱是鉴定蛋白质的常用参数
• 质谱指纹分析需要经过蛋白质原位酶解（包 括蛋白质凝胶的脱色、还原和烷基化、酶解、萃取 及合并萃取液冻干后进行质谱分析）、MALDI-TOF 肽质量指纹图测定（包括蛋白样品脱盐及制备、质 谱仪进行肽质量指纹图测定）及蛋白质鉴定数据库 搜寻等三个步骤。
• 功能蛋白质组学已成为后基因组的重要组成 部分。
• 主要研究内容： 1.蛋白质组的组成成分，即蛋白质组的表达模式
(expression profile) 2.蛋白质翻译后修饰 3.蛋白质-蛋白质相互作用
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•第二节 蛋白质分析方法
一、 蛋白质的指纹特征 二、蛋白质的定位、修饰 三、蛋白质分析软件与数据库
蛋白质翻译后修饰在体内是一个动态的变化过程， 有效探明细胞和组织内蛋白质修饰谱的“翻译后修饰 蛋白质组学”成为当今功能蛋白质组学研究的重要内 容。
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2020/11/12
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主要内容
第一节 引言 第二节 蛋白质分析方法 第三节 蛋白质组学数据的获取与分析
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第一节 引 言
蛋白质组(proteome) 源于蛋白质(protein)与 基因组(genome)两个字的结合，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。
Байду номын сангаас
蛋白质的定位 4. 蛋白质信息的提取是亚细胞定位预测的基本步骤
蛋白质分选信号 蛋白质序列的氨基酸
组分 蛋白质的功能域信息 序列比对信息
GO注释信息 氨基酸物理化学性质 混合性特征参数
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医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的修饰
蛋白质翻译后修饰（post-translational modification，PTM），即是指蛋白质在翻译中或翻译 后会在个别氨基酸链上共价结合各种非肽类基团，形 成翻译后修饰。
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医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 2. 蛋白质在细胞内合成后的转运与定位有两种机制
翻译后转运（post-translational translocation） 共翻译转运（co-translational translocation）
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医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
•3. 肽质量指纹谱可用作其他测定参数
• 测定不同物种间的保留特性，从而推断分子的功能。 由生物多样性和进化上远离引起的氨基酸残基取代， 显示了蛋白中的特征功能区。
• 在一个蛋白消解物中，用来检测在化学或酶处理前 后的“非匹配”（即和预测片段不符）的肽，从而表 征蛋白的修饰。
进行分类和鉴定，并分析蛋白质间的相互作用和
功能。
1.一种称为“竭泽法”，即采用高通量的蛋白质组 研究技术分析生物体内尽可能多乃至接近所有的 蛋白质。
2.另一种策略称为“功能法”，即研究不同时期细 胞蛋白质组成的变化，如蛋白质在不同环境下的 差异表达，以发现有差异的蛋白质种类为主要目 标。
•蛋白质组学的研究范围：
• 一种是“完全”蛋白质组学或表达蛋白质组学 (expression proteomics)，主要分析构成蛋白质组 蛋白质的种类和数量，并以此来探讨细胞、组织、 个体或特定状态的特征。
• 另一种是“差异”蛋白质组学或功能蛋白质组 学，主要筛选和鉴定不同种类或状态下各样品间蛋 白质组的区别与变化，通过分析蛋白质组中构成蛋 白质间相互作用及细胞内功能单位，解析蛋白质组 与细胞功能之间的相关性。
•二、蛋白质的定位、修饰
蛋白质的定位 3. 生物信息学预测亚细胞定位
构建可靠的数据库，对蛋白质的亚细胞定位进行 分析与预测，能加速蛋白质亚细胞定位的研究。 ▪ 综合数据库（SwissProt、MIPS等） ▪ 模式生物数据库 ▪ 专门的亚细胞定位数据库
PPT文档演模板
医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
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医学专业生物信息学第9章
•二、蛋白质的定位、修饰
• 蛋白质功能模式的研究是蛋白质组研究的最 终目标，其主要研究目标是要揭示蛋白质组成员间 的相互作用、相互协调的关系，并深入了解蛋白质 的结构与功能的相互关系，以及基因结构与蛋白质 结构功能的关系。 • • 蛋白质定位、蛋白质翻译后修饰及蛋白质-蛋 白质相互作用都是目前其研究的重要内容。
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医学专业生物信息学第9章
•一、蛋白质的指纹特征
1.蛋白质的指纹即肽质量指纹谱具有特征性
•
•
由于每种蛋白质的氨基酸序列（一级结构）
都不同，蛋白质被识别特异酶切位点的蛋白酶水
解后，产生的肽片段序列也各不相同，其肽混合
物质量数亦具有特征性，称为肽质量指纹谱
（peptide mass fingerprinting，PMF），即蛋