微生物蛋白质组学的定量分析
蛋白质组学在植物病害方面的应用
蛋白质组学在植物病害方面的应用引言蛋白质组学是一种研究生物体内所有蛋白质的系统性方法，通过分析蛋白质的表达水平和相互作用关系，可以揭示生物体内各种生物过程的分子机制。
在植物病害的研究中，蛋白质组学可以提供丰富的信息，帮助我们深入了解植物与病原微生物之间的相互作用，并为植物病害的防治提供新的思路和方法。
1.蛋白质组学简介蛋白质组学是研究蛋白质组的学科，目前主要包括两个方面的内容：蛋白质的表达与定量研究和蛋白质互作与功能研究。
在植物病害方面的应用中，主要集中在蛋白质的表达与定量研究，从而揭示病害对植物蛋白质组的影响。
2.蛋白质组学在植物病害检测中的应用2.1蛋白质组学与病害标志物的发现通过分析植物在感染或受到病害侵袭过程中的蛋白质表达水平的变化，可以鉴定出一些新的病害标志物，为病害的检测提供依据。
2.2蛋白质组学与病害诊断通过对不同植物组织中蛋白质组的比较研究，可以鉴定出与不同病害相关的蛋白质，并通过这些蛋白质对病害进行诊断。
2.3蛋白质组学与病害预测通过对受感染植物与健康植物蛋白质表达差异的研究，可以发现一些与特定病害相关的蛋白质，从而为病害的预测提供基础。
3.蛋白质组学在植物病害机理研究中的应用3.1蛋白质组学与植物抗病相关蛋白的鉴定通过分析植物在感染过程中蛋白质组的变化，可以鉴定出一些与植物抗病相关的蛋白质，并揭示其在抗病过程中的作用机制。
3.2蛋白质组学与病原微生物蛋白的研究通过研究病原微生物蛋白质的表达和相互作用网络，可以揭示病原微生物的致病机制，并为植物病害的防治提供新的靶点和策略。
3.3蛋白质组学与宿主病原互作蛋白的研究通过分析植物与病原微生物之间相互作用蛋白质的表达和相互作用关系，可以揭示植物与病原微生物之间的互作机制，并为植物病害的防治提供新的思路和方法。
4.蛋白质组学在植物病害防治中的应用4.1蛋白质组学与新型抗病相关蛋白的筛选与应用通过研究植物在抗病过程中表达的蛋白质，可以筛选出一些新的抗病相关蛋白并应用于植物病害的防治。
微生物蛋白质组学技术在菌种鉴定中的应用
微生物蛋白质组学技术在菌种鉴定中的应用第一章：概述微生物是指肉眼无法看见的微小生物体，包括细菌、真菌、病毒、原生动物等。
菌种鉴定是对微生物的识别和分类，是微生物学研究中的重要环节。
传统的菌种鉴定方法主要依靠生化试验、形态学和生长特性等方面进行鉴定，但这些方法存在鉴定周期长、准确性较低等缺点，对于一些复杂菌株的鉴定还具有一定的局限性。
为了提高菌种鉴定的准确性和快速性，人们开始尝试用蛋白质组学技术进行菌种鉴定。
第二章：微生物蛋白质组学技术蛋白质组学技术是指对生物体内的蛋白质进行全面的分析和研究。
微生物蛋白质组学技术是指对微生物中所有蛋白质的分析和研究。
微生物蛋白质组学技术主要包括两种方法：一种是质谱法，即利用质谱仪对微生物中的蛋白质进行分析和鉴定；另一种是电泳法，即利用凝胶电泳对微生物中的蛋白质进行分离和鉴定。
第三章：微生物蛋白质组学技术因为其高效、准确、快速的优点，在菌种鉴定中也得到了广泛应用。
下面将就微生物蛋白质组学技术在菌种鉴定中的应用进行阐述。
1. 识别无法被传统方法鉴定的菌株微生物蛋白质组学技术能够鉴定那些传统方法无法识别的菌株，因为它可以快速分析微生物中的蛋白质组成，从而得到准确的菌株识别信息。
例如，微生物蛋白质组学技术能够鉴定P. aeruginosa多个缺乏传统特征的菌株，并确认这些菌株属于同一物种，证明其和传统特征呈现出的差异与新的生态环境有关。
2. 能够进行高通量鉴定微生物蛋白质组学技术可以实现高通量鉴定，即可以同时鉴定多个菌株，大大提高了鉴定的效率。
例如，一项研究对37种属于Pseudomonadales阶的微生物菌株进行了鉴定，得到了高质量的蛋白质组数据，并且获得了大量的特征谱图数据，提供了一种基于特征谱的菌株鉴定方法。
3. 能够分析相近菌株之间的关系微生物蛋白质组学技术能够分析相近菌株之间的关系，即可以快速地鉴定微生物的亲缘关系。
例如，一项研究对10种属于Aeromonas属的菌株进行鉴定，发现这些菌株的蛋白质组成分复杂，但有一些特定的蛋白质可用于鉴定相似菌株和亲缘菌株之间的区别。
定量蛋白质组学
定量蛋白质组学五种常用蛋白质组学定量分析方法对比。
百泰派克生物科技汇总介绍了五种常见定量蛋白质组学分析方法的优势和特点。
SWATH-MS数据可重复性研究。
SWATH在不同实验室间可重复性的研究。
这个研究统计了全世界11个不同的实验室中使用SWATH鉴定的数据重复度情况。
iTRAQ/TMT标签结构以及相对定量原理详解。
通过标记多组不同样品，iTRAQ和TMT能够同时比对正常组织样品和肿瘤组织样品的蛋白水平差异，以及精准检测肿瘤在发展的不同阶段的蛋白水平变化。
蛋白质定量技术及其在临床研究中的应用。
百泰派克采用高通量质谱平台提供蛋白质定量服务，包括定量蛋白质组学，蛋白质定量技术及其他蛋白质组学相关的服务。
百泰派克生物科技独立仪器分析平台，拥有多年蛋白质定量经验，竭诚为您服务。
蛋白组分析中dda和prm。
DDA和PRM是质谱不同的数据采集模式。
DDA主要用于非靶向蛋白质组学的研究，PRM则用于靶向蛋白质组学的研究。
百泰派克生物科技提供基于质谱的DDA、MRM/PRM和DIA蛋白质组学分析服务。
iTRAQ定量蛋白质组学。
iTRAQ蛋白质组学即iTRAQ定量蛋白质组学，是一种标记定量蛋白质组学，指利用iTRAQ标记技术和质谱技术对蛋白质组进行定量。
百泰派克生物科技提供基于质谱的iTRAQ定量蛋白质组学分析服务。
蛋白互作定量检测。
蛋白互作定量检测指对相互作用的蛋白质进行定量。
百泰派克生物科技提供基于质谱的SILAC与免疫共沉淀质谱联用的蛋白互作定量分析服务，可同时实现互作蛋白质组的定性和定量。
DIA蛋白质组学样品处理步骤。
DIA蛋白质组学指利用DIA技术（如SWATH）对样品中的蛋白质组进行检测分析。
百泰派克生物科技提供基于质谱的DIA蛋白质组学分析服务和蛋白质样品制备服务。
功能蛋白质组学。
功能蛋白质组学是蛋白质组学的一部分，其主要目的是研究蛋白质的功能和生命活动的分子机制。
百泰派克生物科技提供基于质谱的功能蛋白质组学分析服务。
定量蛋白质组学LC-MS-MS
百泰派克生物科技
定量蛋白质组学LC-MS-MS
定量蛋白质组学是蛋白质组学的一个重要分支，这个概念的提出使蛋白质组学的研究内容从定性向精确含量鉴定方向进一步发展。
目前，常用的蛋白质组学定量技术是基于质谱的技术，根据其是否使用同位素标记又分为标记策略（Label）和非标
记策略（Label Free），标记策略如TMT、iTRAQ和SILAC等。
LC-MS-MS即液相色
谱-串联质谱技术，是各种蛋白质质谱定量技术中所不可缺少的分析技术，也是实
现蛋白质定量的关键步骤。
其将经过不同标记或处理得到的蛋白肽段利用液相色谱进行分离后再进行多级质谱分析，根据肽段离子的质谱信号如离子峰强度等结合生物信息学分析手段计算各肽段的含量，从而实现整个蛋白质的含量鉴定。
百泰派克生物科技采用Thermo公司最新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪结合Nano-LC纳升色谱技术，提供高效精准的定量蛋白质组学LC-MS-MS服务技术包裹，您只需要将您的实验目的告诉我们并将您的细胞寄给我们，我们会负责项目后续所有事宜，包括细胞培养、细胞标记、蛋白提取、蛋白酶切、肽段分离、质谱分析、质谱原始数据分析、生物信息学分析。
生信技术在微生物研究中的应用与发展
生信技术在微生物研究中的应用与发展生物学是一个广阔的领域，微生物学则是其中的一个重要分支。
随着科技的不断发展，尤其是生物信息学与计算机技术的迅速发展，生信技术在微生物研究中的应用越来越广泛，成为微生物学研究的重要工具和手段。
一、什么是生信技术生信技术是指利用计算机科学、信息科学、数学统计学等相关学科，对生物信息进行分析、解释和应用的技术。
包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等方面。
生信技术的发展带来了生物学研究的革命性变化，成为现代微生物学的重要支撑。
二、生信技术在微生物学研究中的应用1、基因组学基因组是细胞内所有遗传信息的总和，包括DNA上所有的基因和非编码RNA序列。
利用高通量测序技术，科学家可以对细菌、真菌等微生物的基因组进行高效、快速的测序。
据此可以进行基因组比较分析，找出微生物之间的差异和相似性，推测它们的亲缘关系，寻找新的生物学功能等。
基因组测序还可以辅助微生物的分离鉴定、毒性评估等研究。
2、转录组学转录组是指细胞在特定时期和环境中所表达的所有基因的mRNA总和。
利用RNA测序技术，可以测量微生物中基因的表达情况，包括基因表达强度、转录本结构和数量等信息。
这样可以为研究基因的功能、代谢的动态变化、微生物的适应性等提供有力的证据。
此外，也可以通过转录组学研究，寻找可能的药物靶点和对抗微生物感染的新途径。
3、蛋白质组学蛋白质组学是通过分离、鉴定、定量分析微生物中的蛋白质，研究蛋白质的生理功能、代谢调节、蛋白质互作等信息。
蛋白质组学技术包括二维凝胶电泳、质谱分析、蛋白质芯片等。
通过分析微生物中蛋白质组的动态变化，可以揭示微生物对不同生境的适应机制，发现可能的致病因子和抗菌药物靶点等。
4、代谢组学代谢组学是研究微生物体内代谢产物和相关代谢途径的科学。
通过分析代谢物谱，可以发现微生物代谢途径的改变，揭示代谢物与微生物的生理、生态关系，从而研究微生物的功能、代谢途径变化，发现新的代谢物等。
生物信息学中的新技术
生物信息学中的新技术生物信息学，作为一门新兴的交叉学科，与生命科学、计算机科学、统计学等多个学科紧密关联，在研究生物分子的结构、功能、生命过程以及疾病等方面发挥着重要作用。
伴随着科技和研究的不断发展，生物信息学也不断涌现出新的技术和方法，其中最有代表性的就是以下几个新技术。
一、基因编辑技术基因编辑技术是指以CRISPR-Cas9为代表的新型DNA技术，由短RNA引导与特定DNA序列水平配对、从而完成对靶基因突变的精确修饰技术。
基因编辑技术不仅可以用于对基因的修饰，还可以应用于构建生物芯片、筛选药物靶标等领域，具有广泛的应用前景。
基因编辑技术的出现不仅加快了基因功能研究的进程，还有望成为改善遗传疾病的一种重要手段。
二、单细胞测序技术单细胞测序技术是一种能够对个体细胞进行全基因组和转录组测序的技术。
与传统上对组织、器官进行测序的技术相比，单细胞测序技术可以为生物学和医学研究提供更加准确和详细的数据。
同时，单细胞测序技术最大的优点就在于能够研究异质性细胞群体中的每一个细胞，进一步揭示细胞间差异性，解析细胞特异性的表达谱并确定异质性基因的表达模式。
三、蛋白质组学技术蛋白质组学技术是一种对蛋白质进行定性和定量分析的技术，被广泛用于细胞周期调控、代谢通路研究等领域。
蛋白质组学技术更加接近真实生物过程，因为蛋白质具有更多的功能性，并且能够反映细胞的实际状态。
蛋白质组学技术主要有两种方法，一种是质谱法，另一种是基于抗体的方法。
质谱法是利用质谱技术对样品中的蛋白质进行分离、检测和鉴定，而基于抗体的技术是利用抗体对蛋白质进行选择性识别，进而进行检测。
四、微生物组测序技术微生物组测序技术通常被用于研究微生物的多样性和生态学分布。
它是利用新一代测序技术针对微生物群体中的DNA进行测序，通过检测微生物群落中多样性的变化和共存状态分析微生物生态系统的相互关系及其对环境的影响。
微生物组测序技术对于了解人体菌群、环境污染等具有重要的意义，它是研究微生物学、病原微生物学、细菌遗传学、环境生态学等领域不可或缺的技术。
标记定量蛋白质组学
标记定量蛋白质组学
标记定量蛋白质组学是一种用于分析生物样本中蛋白质表达水平的技术。
它通过使用稳定同位素标记的氨基酸来对蛋白质进行标记，然后利用质谱技术对标记的蛋白质进行定量分析。
标记定量蛋白质组学的基本原理是利用稳定同位素标记的氨基酸（如 13C、15N 等）来替换蛋白质中的某些氨基酸。
这些稳定同位素标记的氨基酸在生物体内代谢过程中不会发生明显的化学变化，因此可以用来追踪和定量蛋白质的表达水平。
在实验过程中，将不同处理条件下的生物样本分别用稳定同位素标记的氨基酸进行培养，使蛋白质中的某些氨基酸被标记。
然后将这些样本混合在一起进行蛋白质提取和质谱分析。
在质谱分析过程中，标记的氨基酸会产生不同的质量数，通过比较不同质量数的蛋白质丰度，可以定量分析不同处理条件下蛋白质的表达水平差异。
标记定量蛋白质组学技术具有高灵敏度、高准确性和高通量等优点，可以同时定量分析大量蛋白质，并且可以检测到低丰度的蛋白质。
它已经被广泛应用于生物医学研究、药物研发、生物技术等领域。
技术与方法定量蛋白质组学中的同位素标记技术中国生物工程杂志
技术与方法定量蛋白质组学中的同位素标记技术中国生物工程杂志China Biotechnology, 2005, 25(12):56～61叶雯刘凯于洪华珠*刘丽君（华中师范大学教育部农药与化学生物学重点实验室武汉430079）摘要定量蛋白质组学的目的是对复杂的混合体系中所有的蛋白质进行鉴定，并对蛋白质的量及量的变化进行准确的测定，是当前系统生物科学研究的重要内容。
近年来，由于质谱技术和生物信息学的进步，定量蛋白质组学在分析蛋白质组或亚蛋白质组方面已取得了令人瞩目的成就,但其最显著的成就应该归功于稳定同位素标记技术的应用。
该技术使用针对某一类蛋白具有特异性的化学探针来标记目的蛋白质或肽段，同时化学探针要求含有用以精确定量的稳定同位素信号。
在此基础上，实现了对表达的蛋白质差异和翻译后修饰的蛋白质差异进行精确定量分析。
综述了在定量蛋白质组学中使用的各种同位素标记技术及其应用。
关键词同位素标记翻译后修饰定量蛋白质组学收稿日期：20050307修回日期：20050921*通讯作者，电子信箱：hzhong@随着多个物种基因组测序的完成，人们逐渐认识到单纯从基因组信息并不能完全揭示生命活动的规律。
基因在转录、翻译后产生蛋白质的过程中，存在着转录水平、翻译水平的调控，同时还存在着蛋白质的翻译后修饰，而且不同组织、不同的分化程度，在不同的环境下，生物体所表达的蛋白质是不同的。
因此，蛋白质组学应运而生，其核心在于系统地识别一个细胞或组织中表达的每一种蛋白质。
定量蛋白质组学就是把一个基因组表达的全部蛋白质或一个复杂的混合体系中所有的蛋白质进行精确的定量和鉴定。
目前，对复杂体系中的蛋白质进行定量主要有两种方法［1］：（1）结合2 DE和质谱（mass spectrometry,MS）技术及蛋白质数据信息技术对凝胶上的蛋白质进行分析和鉴定。
（2）基于稳定同位素标签和液相色谱与质谱联用技术(LC MS/MS)鉴定和定量蛋白质。
微生物蛋白质组学研究中的二维凝胶电泳技术
微生物蛋白质组学研究中的二维凝胶电泳技术二维凝胶电泳技术在微生物蛋白质组学研究中的应用引言：微生物蛋白质组学研究是一门重要的生物学研究领域，它通过对微生物中所有蛋白质的研究，揭示微生物生命活动的本质。
而二维凝胶电泳技术作为一种重要的蛋白质分离方法，广泛应用于微生物蛋白质组学研究中。
本文将详细介绍二维凝胶电泳技术的原理、步骤以及在微生物蛋白质组学研究中的应用。
二维凝胶电泳技术原理：二维凝胶电泳技术是将蛋白质样品先经过等电聚焦分离，然后再经过SDS-PAGE分离，最终形成二维电泳图谱。
等电聚焦分离是根据蛋白质的等电点进行分离，将蛋白质在等电点电极上的瞬时电流消失，使其停留在相应位置。
SDS-PAGE则是根据蛋白质的分子量进行分离，通过SDS使蛋白质带负电荷，然后在电场中按分子量大小进行迁移。
通过这两个步骤的结合，可以实现对蛋白质样品的高效分离和定量分析。
二维凝胶电泳技术步骤：二维凝胶电泳技术主要包括样品制备、等电聚焦分离、SDS-PAGE分离和图谱分析四个步骤。
样品制备是二维凝胶电泳技术的关键步骤之一。
样品制备需要将微生物中的蛋白质提取出来，并进行适当的纯化和浓缩。
常用的提取方法包括机械破碎、超声破碎和化学溶解等。
提取后的样品需要去除杂质，以获得纯净的蛋白质。
等电聚焦分离是二维凝胶电泳技术的第一步，通过在等电点电极上施加电势，使蛋白质在等电点处停留。
等电聚焦分离需要使用等电聚焦凝胶，通常是聚丙烯酰胺凝胶，其中含有酰胺基团，可以与蛋白质发生缓慢的酰胺键反应。
蛋白质在电场中迁移时，由于等电聚焦凝胶中的pH梯度，会在等电点附近停留，形成一条水平的蛋白质带。
然后，SDS-PAGE分离是二维凝胶电泳技术的第二步，通过在SDS-PAGE凝胶中施加电势，使蛋白质按分子量大小进行迁移。
SDS-PAGE凝胶是一种聚丙烯酰胺凝胶，其中含有SDS（十二烷基硫酸钠）。
SDS可以使蛋白质带负电荷，并使蛋白质的分子量与电泳迁移速率成正比。
生物信息学技术在微生物学中的应用
生物信息学技术在微生物学中的应用随着科技的发展，生物信息学技术在微生物学中的应用越来越广泛，成为微生物学研究的重要手段之一。
本文将从不同角度介绍生物信息学技术在微生物学中的应用。
基因组学分析基因组学研究是生物信息学技术在微生物学中应用最广泛的领域之一。
这项技术能够通过对微生物的基因组信息进行测序、组装、注释等步骤，从而解析微生物的基因组结构和功能。
例如，利用这项技术可以确定微生物的基因位点和基因数量、注释基因的功能、预测微生物的代谢途径等信息。
这些信息对研究微生物的生物学特性、生存环境、生物学分类等方面都具有重要意义。
比较基因组学分析比较基因组学研究是通过对不同微生物基因组的比较分析，从而探索微生物的进化机制、物种特性等方面的研究。
比较基因组学研究依赖于生物信息学技术，例如序列比对算法、多序列比较算法、基因家族分析等方法。
通过这些方法，可以对多种微生物的进化轨迹进行分析，从而了解微生物在适应不同生态环境中的进化策略和适应机制。
转录组学分析转录组学分析是通过测定微生物的转录产物，了解在特定生境下微生物的基因表达和功能。
这项技术需要生物样品的RNA提取、RNA测序、差异表达分析等步骤。
通过转录组学分析，可以发现微生物在不同生境下的调控机制、阐明特定生境下微生物的代谢途径，对微生物的分子生物学机制有进一步的了解。
蛋白质组学分析蛋白质组学分析是通过测定微生物蛋白质组成，了解在不同生境下微生物的蛋白质表达和功能，这项技术主要包括蛋白质提取、质谱分析等步骤。
通过蛋白质组学分析，可以获得微生物的蛋白质水平信息、鉴定蛋白质相互作用网络、分析蛋白质修饰等信息，对揭示微生物生物学特性、代谢特性等方面具有重要意义。
元基因组学分析元基因组学分析是一种研究微生物群落结构、代谢功能和生物量的领域。
元基因组学分析主要通过提取环境样品DNA，利用生物信息学方法分析获得的序列数据，了解微生物群落结构、微生物间相互作用、微生物的代谢途径等信息。
蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用
蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用禹伟;高教琪;周雍进【摘要】构建微生物细胞工厂是化学品、生物能源以及药物分子可持续生产的可行性策略.然而,微生物的代谢复杂、调控严谨,制约着目标产物高效合成.蛋白质组学和代谢组学可以从系统生物学角度分析酶和代谢物组分,从而理解复杂的生物系统,为微生物代谢工程改造提供重要线索.该文介绍了蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用,包括基因组尺度代谢模型构建、菌株生物合成优化、指导菌株耐受性改造、限速步骤预测、植物次级代谢途径挖掘,从而为微生物合成天然产物提供新的基因或途径.在此基础上,该文还展望了生物大数据未来的发展方向.【期刊名称】《色谱》【年(卷),期】2019(037)008【总页数】8页(P798-805)【关键词】蛋白质组学;代谢组学;基因组尺度代谢模型;植物次级代谢;微生物代谢工程;综述【作者】禹伟;高教琪;周雍进【作者单位】中国科学院大连化学物理研究所,中国科学院分离分析化学重点实验室,辽宁大连116023;中国科学院大连化学物理研究所,中国科学院分离分析化学重点实验室,辽宁大连116023;中国科学院大连化学物理研究所,中国科学院分离分析化学重点实验室,辽宁大连116023【正文语种】中文【中图分类】O658微生物代谢工程通过改造或重构微生物代谢途径,使微生物利用廉价原料合成目的代谢产物,包括大宗化学品、精细化学品、生物燃料和天然产物等[1-4]。
然而,由于微生物在进化过程中获得了鲁棒性强、调控紧密的代谢网络,制约着理性代谢工程改造[5]。
近年来,随着DNA/RNA测序和质谱检测技术的快速发展,基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等多组学策略的运用使我们更容易获取与细胞生理和代谢相关的生物“大数据”,这些数据为改造和优化生产菌株提供重要线索。
图1 蛋白质组学和代谢组学在微生物代谢工程中的应用Fig.1 Application of proteomics and metabolomics in microbial metabolic engineering蛋白质组学运用双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D SDS-PAGE)和质谱等技术,大规模、高通量、系统化研究某一生物所表达的全部蛋白质及其特征,包括蛋白质表达水平、翻译后修饰、蛋白质与蛋白质的相互作用等。
蛋白质组学及其应用研究
蛋白质组学及其应用研究蛋白质组学是研究蛋白质组和分析蛋白质组的一门学科。
蛋白质组是一个生物体内所有蛋白质的全集，包括蛋白质的类型、数量以及它们在细胞和组织中的表达和功能。
蛋白质组学的研究方法主要包括蛋白质组分离、鉴定和定量分析等。
其中蛋白质组分离的方法有凝胶电泳、液相色谱和质谱等。
蛋白质组鉴定主要通过质谱技术，利用质谱仪对蛋白质样品进行分析，识别蛋白质的氨基酸序列和蛋白质的结构。
蛋白质组定量分析主要通过体内或体外标记的方法对蛋白质进行定量。
蛋白质组学的应用非常广泛。
它在生物医学领域中起到了重要作用。
蛋白质组学可以用于疾病的早期诊断和预测，通过比较病人和正常人的蛋白质组差异，可以发现许多与疾病相关的蛋白质指标，为临床诊断提供依据。
蛋白质组学还可以用于药物研发，通过分析药物与蛋白质之间的相互作用，可以筛选出具有潜在治疗效果的药物靶点。
蛋白质组学在农业领域也有重要应用。
通过分析植物的蛋白质组，可以研究植物的生长发育以及害虫、病原体等环境胁迫下植物的应激响应机制。
蛋白质组学还可以用于培育高产、高质量的农作物品种，通过对抗原蛋白质的定量分析，可以筛选出优质农作物的种子。
蛋白质组学还在微生物学、生态学和食品安全等领域有着广泛的应用。
在微生物学中，蛋白质组学可以帮助研究微生物的代谢途径、抗药性和致病机制等。
在生态学中，蛋白质组学可以用于研究生物多样性、食物链和物种互作等生态系统的重要问题。
在食品安全中，蛋白质组学可以用于检测食品中的有害物质和食源性病原体，保障食品的安全和质量。
蛋白质组学是一门应用广泛的学科，通过研究蛋白质组的组成和功能，可以为医学、农业、生态学和食品安全等领域提供重要的科学依据和技术手段。
随着研究方法和技术的不断发展，蛋白质组学将在更多领域展现出更大的应用潜力。
微生物代谢组学技术在生物发酵中的应用
微生物代谢组学技术在生物发酵中的应用近年来，随着生物工程、食品、饲料、医药等领域的发展，生物发酵技术日益受到关注。
生物发酵是利用微生物代谢过程，将原料转化为目标产物的过程。
微生物代谢过程涉及到代谢途径、代谢产物、代谢酶等方面，而微生物代谢组学技术可以帮助我们更好地了解微生物代谢过程，以及对其进行分析和优化。
本文将从微生物代谢组学技术的原理、方法和在生物发酵中的应用等方面展开讨论。
一、微生物代谢组学技术的原理微生物代谢组学技术是一种利用高通量分析方法，对微生物代谢产物、代谢途径、代谢酶等方面进行综合分析的技术。
其原理是，通过基因组、转录组、蛋白质组等方法，获取微生物代谢过程的全面信息，并结合代谢产物分析等方法，对微生物代谢过程进行综合分析，以了解微生物代谢途径、代谢产物及其调控机制。
二、微生物代谢组学技术的方法微生物代谢组学技术主要包含基因组学、转录组学、蛋白质组学等方法，具体如下：（一）基因组学方法基因组学主要利用新一代测序技术（NGS）对微生物的基因组进行高通量测序，获取微生物基因组全面信息，包括基因定位、基因结构、基因型等方面。
通过基因组学方法，可以揭示微生物代谢途径和代谢酶在基因水平上的调控机制，从而为生物发酵过程优化提供理论依据。
（二）转录组学方法转录组学主要利用RNA-Seq技术对微生物的转录信息进行高通量分析，包括mRNA的转录水平、转录速率、转录异戊酸等方面。
通过转录组学方法对微生物进行分析，可以揭示微生物代谢途径和代谢酶在转录水平上的调控机制，从而为生物发酵过程优化提供理论依据。
（三）蛋白质组学方法蛋白质组学主要利用质谱技术对微生物的蛋白质水平进行高通量分析，包括蛋白质表达水平、蛋白质结构、蛋白质调控机制等方面。
通过蛋白质组学方法对微生物进行分析，可以揭示微生物代谢途径和代谢酶在蛋白质水平上的调控机制，从而为生物发酵过程优化提供理论依据。
三、微生物代谢组学技术在生物发酵中的应用非常广泛，具体如下：（一）代谢途径的优化微生物代谢途径是影响微生物代谢产物的关键因素之一，通过对微生物代谢途径进行分析，可以揭示其中的限制因素和影响因素，进而进行途径优化，提高产物的产量和质量。
微生物与蛋白质研究微生物在蛋白质组学中的应用
微生物与蛋白质研究微生物在蛋白质组学中的应用蛋白质是生物体内非常重要的一类大分子，它们在细胞过程、代谢调控、信号传递等多个方面发挥着重要作用。
随着科学技术的进步，研究蛋白质的组成、结构和功能变得越来越重要。
而微生物在蛋白质组学中的应用引起了广泛的关注。
本文将探讨微生物在蛋白质组学中的应用和意义。
一、微生物样本在蛋白质组学中的重要性蛋白质组学研究的首要任务是确定蛋白质样本。
微生物是蛋白质组学研究中常用的样本，其原因主要有以下几点：首先，微生物繁殖周期短，代谢活跃，相对于人类或者其他复杂的生物体，生长和繁殖速度更快。
这就为蛋白质组学的研究提供了一个优势样本。
在短时间内，可以获取更多丰富的蛋白质信息。
其次，微生物的基因组序列完全已知，并且微生物的基因组较小。
这使得微生物在蛋白质组学中成为了优秀的研究对象。
研究人员可以对微生物进行全面的蛋白质组学研究，以探索蛋白质的变异、修饰、相互作用等多个方面的信息。
最后，微生物生长环境相对简单，而且可以轻松进行培养。
这为实验研究提供了便利。
与其他生物样本相比，在蛋白质组学研究中，微生物的样本选择更加简单、可控，从而能够更好地探究蛋白质的特性和功能。
二、微生物在蛋白质组学中的应用方式1. 蛋白质质谱技术蛋白质组学的核心技术之一是质谱技术。
微生物在蛋白质质谱研究中得到了广泛应用。
通过质谱技术，可以快速、准确地鉴定和定量微生物中的蛋白质。
典型的蛋白质质谱技术包括质谱图谱分析、蛋白质结构分析以及蛋白质和其他生物分子的相互作用研究等。
质谱技术的发展使得研究者能够更好地揭示微生物中蛋白质的多样性和功能特性，这有助于了解微生物的生物学过程和代谢调控等相关信息。
2. 蛋白质组学数据库蛋白质组学数据库是整理和存储蛋白质组学数据的重要平台。
微生物在蛋白质组学数据库中占据了很大一部分的资源。
蛋白质组学数据库不仅可以提供微生物蛋白质的组成和结构信息，还可以为研究者提供丰富的蛋白质相互作用数据库，从而帮助研究者更好地理解微生物生物学过程中的蛋白质调控网络。
环境微生物生态学的研究方法与技术
环境微生物生态学的研究方法与技术近年来，随着环境问题的加剧，人们对于环境微生物的研究也越来越重视。
环境微生物生态学是研究微生物在环境中的分布、丰度、生态位等方面的学科，其研究方法和技术的不断进步，为我们更好地了解环境微生物的生态特性提供了更多的手段。
一、高通量测序技术高通量测序技术是目前环境微生物研究中应用最广泛的技术之一。
它通过对DNA或RNA进行测序，可以同时分析大量微生物群落的成分与丰度，从而深入研究微生物之间的相互关系、生态功能以及与环境的相互作用等。
同时，高通量测序技术也可以用于监测环境中微生物的变化，如氨氧化菌、亚硝化菌和甲烷菌等，以及分析微生物间的竞争关系或合作关系等。
二、荧光原位杂交技术荧光原位杂交技术是利用荧光标记探针特异性结合细菌或病毒等微生物的DNA或RNA，然后在显微镜下观察标记的信号，以实现微生物的检测和定位的技术。
荧光原位杂交技术在环境微生物的检测和定位、微生物的区分和鉴别、微生物的生物学活动研究等方面具有广泛的应用前景。
它可以应用于水、土壤、生物膜等不同环境中微生物的分析研究，同时还可以帮助我们更好地了解微生物在生态系统中的生态功能。
三、单细胞技术单细胞技术是研究微生物生态学中相对新颖的技术之一。
它能够通过高通量的单细胞隔离、荧光原位杂交、扩增、测序等实验，对微生物在单个细胞水平上的基因表达、功能特性、生态特点等进行分析。
单细胞技术的应用不仅能够研究微生物个体间的差异，也能够研究微生物群落之间动态变化的原因。
四、蛋白质组学技术蛋白质组学技术是通过分离纯化、鉴定和定量生物体内的蛋白质，以及对与蛋白质相关的其他生物大分子进行检测和分析的技术。
在环境微生物生态学的研究中，蛋白质组学技术能够帮助我们更好地了解微生物在生态系统中的生物学活动和代谢特性，并揭示微生物与其他生物、环境等之间复杂关系的机制。
总之，环境微生物生态学的研究方法和技术不断发展，为我们更好地了解微生物与环境之间的相互作用提供了强有力的手段。
里氏木霉磷酸化蛋白质组的非标记定量分析
ｎ ｅ ｕ ｔ ｒ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｒ ａ ｃ ｅ ｌ ｌ ｕ ｌ ａ ｒ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｏ ｆ Ｔ ． ｒ ｅ ｅ ｓ ｅ ｉ ｗ ａ ｓ ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｑ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ — ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｌ ａ ｂ ｅ ｌ — ｆ ｒ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ．Ｒｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ：Ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｃ ｕ ｌ ｔ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ — ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ，９ ０ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｅ ｘ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ，６ １ ｄ ｉ ｆ －
蛋白质组学技术在医学诊断中的应用
蛋白质组学技术在医学诊断中的应用随着科技的不断进步，蛋白质组学技术成为了医学诊断中的一项重要手段，该技术可以帮助医生检测疾病、筛选药物以及制定个性化治疗方案。
本文将探讨蛋白质组学技术在医学诊断中的应用。
一、什么是蛋白质组学技术蛋白质是生命体内的重要组成部分，它们不仅参与了各种生物学功能，还可以作为疾病的标志物。
而蛋白质组学技术则是利用高通量技术，对细胞、组织或生物体中的全部蛋白质进行分析和检测。
这种技术可以帮助医生识别出致病微生物、确定细胞通路以及找到新型治疗靶点。
蛋白质组学被认为是比传统基因组学更具可操作性和可预测性的技术，已经成为生命科学领域中炙手可热的技术。
二、蛋白质组学技术在疾病诊断方面的应用1. 肿瘤诊断蛋白质组学技术在肿瘤诊断方面已经取得了很大的进展。
研究者们发现在肿瘤细胞中，某些特定的蛋白质会出现异常表达，这些蛋白质可以作为肿瘤的标志物。
例如，在乳腺癌患者的肿瘤组织中发现的人类上皮生长因子受体2（HER2）蛋白质就是一种重要的肿瘤标志物。
通过蛋白质组学技术，研究者可以分析肿瘤细胞中的特殊蛋白质，从而诊断出肿瘤的类型、程度和扩散情况，制定个性化的治疗方案。
2. 心血管疾病诊断心血管疾病是重要的世界性健康问题。
蛋白质组学技术可以检测心血管疾病患者血液中的许多危险标志物，如C-反应蛋白、高敏感度肌钙蛋白I等。
通过对这些蛋白质的定量分析，可以有效地预测心血管疾病的发生和发展，并且可以及早发现疾病的迹象，从而制定出更具有针对性的治疗方案。
3. 神经系统疾病诊断蛋白质组学技术可以帮助医生识别出神经系统疾病中的潜在相关蛋白质。
例如，研究者在阿尔茨海默病患者的脑组织中发现了β淀粉样蛋白和tau蛋白质的异常表达，这两种蛋白质可以作为患者脑部炎症和神经退行性疾病的标志物。
通过对患者血液或其他生物样本中的这些蛋白质的检测，可以早期诊断并更有效地治疗神经系统疾病。
三、蛋白质组学技术在个性化治疗中的应用蛋白质组学技术可以帮助医生制定个性化治疗方案。
肠道微生物的蛋白质组学如何研究？
肠道微⽣物的蛋⽩质组学如何研究？肠道微⽣物是近年来的⼀个研究热点，从去年公布的国⾃然基⾦来看，肠道菌群⼀共资助285项，资助⾦额1.29亿，其中青年108项，⾯上137项，地区34项。
既然肠道菌群的研究那么⽕，那么肠道菌群蛋⽩组学的研究是个什么情况呢？我们知道肠道的多组学研究，往往采⽤粪便作为研究样本，⼀⽅⾯是因为样本的易获取性，并且可研究不同时间点的样本变化。
据估计，粪便样本中有超过21000个种群，包含超过63,000,000种蛋⽩质，在⼀项肠炎的宏蛋⽩组研究中仅鉴定到了2900种蛋⽩质。
此外，⼀项对⼈类粪便的⼤规模宏蛋⽩组研究中，共鉴定了1340个⾮冗余蛋⽩质，其中30%的蛋⽩质匹配到⼈的数据库中。
这提醒我们来⾃宿主的蛋⽩质有可能掩盖微⽣物群落的蛋⽩质，造成了宏蛋⽩组研究的⼀⼤挑战。
宏蛋⽩组学研究必须考虑的关键4步：1.从整个微⽣物群落中有效地提取蛋⽩质；2.去除可能会⼲扰酶切、以及质谱鉴定的杂质；3.宿主细胞的去除和微⽣物细胞的富集；4.宏蛋⽩组数据库的构建。
宏蛋⽩质组学实验和分析流程尽管宏蛋⽩组存在着这样那样的挑战，但是也同时意味着存在极⼤的研究价值。
相信随着宏蛋⽩组研究成本的进⼀步降低，以及与其他技术（例如16S rRNA测序、宏基因组、宏转录组、宏代谢组）的数据结合，可以实现对于复杂肠道微⽣物的深度解析。
参考⽂献：Petriz B A, Franco O L. Metaproteomicsas a Complementary Approach to Gut Microbiota in Health and Disease[J]. Frontiersin Chemistry, 2017, 5(5):1-12.下期蜗⽜会给⼤家带来⼏篇这⽅⾯详细的⽂献解读。
宏蛋白质组学分析
宏蛋白质组学分析
宏蛋白质组学是大规模的定性和定量分析蛋白质以分析环境中的微生物群落的一门学科。
百泰派克生物科技提供基于质谱的宏蛋白质组学分析服务。
宏蛋白质组学
宏蛋白质组学也称为环境蛋白质组学，是通过对环境菌群中某一时刻的所有蛋白的详尽描述，从而揭示微生物表型信息的一门学科。
宏蛋白质组数据集的分析提供了有关微生物群落的结构、功能和动态的信息，这对于提高对微生物的招募、营养资源竞争、代谢活动和整个群落的防御系统分布的理解至关重要。
例如，针对人类口腔微生物组的宏蛋白质组学研究发现人类口腔中有50个细菌属，该结果与人类微生物组计划的结果一致。
宏蛋白质组学可以用于分析微生物的共生关系、宿主-病原体的关系和宿主之间的关系。
宏蛋白质组学分析。
宏蛋白质组学分析方法
成功的宏蛋白质组学测量取决于三个要素：从环境样品中有效提取蛋白质，在检测之前分离蛋白质或多肽，最后是对蛋白质和多肽进行高通量的清晰鉴定。
当前，宏蛋白质组学分析常常使用基于液相色谱的分离技术以及基于质谱的肽段鉴定技术进行。
采用自下而上的策略，首先使用胰蛋白酶将蛋白质消化成肽，然后进行色谱分离，并随后通过质谱或串联质谱进行分析。
该方法可以对建立了基因组的环境微生
物群落进行研究。
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微生物蛋白质组学的定量分析王敬强 殷剑宁 刘斯奇3(中国科学院遗传与发育生物学研究所基因组信息学中心,北京101300)摘要 越来越多的微生物基因组序列数据为系统地研究基因的调节和功能创造了有利条件.由于蛋白质是具有生物功能的分子,蛋白质组学在微生物基因组的功能研究中异军突起、蓬勃发展.微生物蛋白质组学的基本原则是,用比较研究来阐明和理解不同微生物之间或不同生长条件下基因的表达水平.显而易见,定量分析技术是比较蛋白质组学中急需发展的核心技术.对蛋白质组学定量分析技术在微生物蛋白质组研究中的进展进行了综述.关键词 微生物,蛋白质组学,定量分析学科分类号 Q51 在基因组研究热潮的推动下,蛋白质组学正在从一个符号变成一门蓬勃发展的严肃学科.但是,它所面临的技术瓶颈区域却日益尖锐地摆在研究者面前[1].因此实现蛋白质组学的技术革命是学科是否健康发展的基本前提.大规模基因组序列测定的目的在于精确地了解某一生物体的基因结构以及基因数量.蛋白质组的分析则着重于阐明某一生物体的某一组织或某一细胞,甚至是某一细胞器在某一时间点上基因表达的水平.因而,在基因组已经确定的前提下,蛋白质组分析所关心的问题是基因表达量的“有与无”或“多与少”[2].蛋白质组表达差异分析的主要问题是如何合理地比较蛋白质组之间的差别,即如何分析不同细胞或不同时刻之间各种蛋白质表达的相对丰度.因此建立一套稳定的参照系统和一套普通适合的测定度量是非常关键的.由此可见,定量测定是蛋白质组分析的一个核心技术问题.分子生物学和基因组学的发展均以简单生物系统作为突破口,蛋白质组研究也概莫能外.微生物体作为一种理想的生物材料,已被广泛地应用于这些研究中[3].对研究蛋白质组的分析技术而言,微生物具有以下突出的特点:a1微生物的基因组比较小,基因和细胞器结构相对简单,并且蛋白质修饰水平较为低下,因此微生物细胞蛋白质组所含的蛋白质数量比其他高级生物系统要少得多.b1微生物的培养条件可以严格地控制,因此可以在设计的实验条件下,观察微生物蛋白质组表达水平的变化;c1在微生物研究领域中,细胞学、分子生物学和基因组学已经积累了丰富的数据,这些构成了蛋白质组研究的坚实基础;d1微生物的实验周期短,取材简单、便宜.这些都是开发分析技术的理想条件.蛋白质组定量的概念是试图准确地测定蛋白质组间相对含量的差别,而不在于测定其绝对浓度.根据蛋白质组分析的手段,定量方法可大致分为电泳定量法和色谱定量法;根据处理蛋白质方法不同,又可分为体外标记法(labeling i n vit ro)和体内标记法(labeling i n vivo).1 体外标记的电泳定量法这种定量法一般采用不同的蛋白质显色剂,将电泳分离的蛋白质染成可被肉眼或机器识别的斑点,然后运用图像分析软件定量比较斑点的吸光度差别.111 直接染色比较法虽然双向电泳(two2dimensional electrophoresis, 2DE)并非一种理想的定量分析系统,但是它可以直观地反映蛋白质表达的差异.考马斯亮蓝染色法和银染法是两个普遍使用的染色方法.考马斯亮蓝染色的敏感性较差(约100ng),银染的敏感性虽然较高(1～10ng),但它的浓度动力学范围较窄.因此这两种方法不适合于相对严格的定量分析比较.目前公认的理想方法是荧光染色,最常用的是Molecular Probe公司生产的SyPro Ruby.这种试剂在敏感性(100fmol)和动力学方面(103)都基本可以满足蛋白质组定量分析的要求[4].传统的以双向电泳(2DE)为基础的差异蛋白组分析分为 3通讯联系人. Tel:010*********,E2mail:siqiliu@ 收稿日期:2002212210,接受日期:2003201228两步:a 1不同的样品在不同的胶上进行分离、染色,并进行吸光度定量;b 1运用图像分析软件比较不同的胶图,找出吸光度有差异的蛋白质点.目前最常用的双向电泳图像分析软件有Biolmage 2D Investigator ,ImageMaster 22D Elite ,Melanie 和PDQuest.然而,斑点吸光度的定量仍然是一个很困难的步骤,这大部分是由2DE 技术的不足引起.因为即使是同一样品的平行实验,要完全保持平行胶图中吸光度的一致性也是很困难的.因此,每个样品必须作几个平行实验以计算每个点的平均值,尽量减少实验的误差.此外,胶点的匹配,也经常会出错,必须进行手动的校正.总之,多个平行实验和胶图的匹配,使得样品的差异比较成了一个费时、费力的过程.112 荧光双向差异凝胶电泳法为了解决胶图间的比较问题,人们发明了一种荧光标记与双相电泳相结合的技术———荧光双向差异凝胶电泳法(fluorescence two 2dimensional differential gel electrophoresis ,DIGE )[5],将待比较的蛋白质样品预先经不同的花菁染料(如Cy2,Cy3,Cy5)标记后,等量混合进行电泳.蛋白质之间的差异可以通过蛋白质斑点不同荧光信号的比率来决定,因此可以直接从一张胶图上得到差异点(图1).与传统的差异比较相比,DIGE 是在同一块胶上分析两个不同的样品,然后通过分别显色来显示差异.由于样品出自于同一胶图,能够重叠,Fig 11 Fluorescence tw o 2dimensional differential gelelectrophoresis (DIGE )图1 荧光双向差异凝胶电泳比较法(DIGE )可以直接用于比较.因此蛋白质重现性与2DE 系统无关.为确保这种方法的准确度,可以在不同的样品中加入同一种蛋白质,作为内标.利用荧光双向差异凝胶电泳,可以进行各种微生物蛋白质组的差异分析.113 免疫测定法利用免疫化学的特点定量分析蛋白质是一类相当成熟的技术,如蛋白质印迹(Western blot ),酶联免疫吸附测定(EL ISA ).这种方法应用于蛋白质组分析的关键问题是能否找到一类广普性识别的抗体.革兰氏阴性细菌Helicobacter pylori 是一种病原体.它侵入胃粘膜引起发炎,可导致胃溃疡乃至胃癌.H.pylori 感染人体,会引起免疫反应,产生抗体.受感染的病人血液中就会含有若干抗H.pylori 蛋白质的抗体.利用这一特点,Haas 等[6]成功地找到了H.pylori 与胃疾病相关的直接证据.他们取H.pylori 细菌提取液做几组平行的双向电泳实验,一组银染作为对照胶,胶点进行定量分析和质谱鉴定;另一组电转至几块聚偏二氟乙烯(PVDF )膜.然后把PVDF 膜分别与正常人、胃溃疡患者和胃癌患者的血清共孵育,与抗体结合的蛋白质再用第二抗体显色检测.最后,比较银染图谱和免疫图谱,就可以判断何种疾病与H.pylori 的感染相关.在H.pylori 感染的与胃癌相关的免疫蛋白质组学研究中,该小组报告得到了32种抗原(9种新发现的抗原,其余23种已被其他的研究证实).采用类似的策略,K ornilovska 等[7]将Helicobacter 的细胞提取物直接注射至兔子体内,然后用免疫的兔血清在细菌蛋白质的2DE 2PVDF 膜上筛选高抗性的抗原,找到了若干个具有临床检验意义且免疫活性的Helicobacter 蛋白质.2 体内标记的电泳定量法这种定量法一般采用不同的同位素标记物,直接将其加入到微生物的培养液中,参与细胞的蛋白质合成.电泳之后,分离的蛋白质用放射自显影方法检测并加以定量分析.211 单种同位素标记法将35S 甲硫氨酸掺入到蛋白质合成中的方法,是一种广泛应用于细菌蛋白质研究体内蛋白质代谢的经典方法,将不同微生物分别与含有35S 甲硫氨酸的培养液孵育一段时间,提取细胞蛋白质进行双向电泳分离.分离的蛋白质同时用银染和放射性自显影检测,依据相对密度测定蛋白质表达的高低.例如,Shaw等[8]利用这种方法进行了Chlam ydia t rachom atis serovar A,D和L2三个菌株的比较蛋白质组学分析.尽管这三种菌株的基因组相当接近,但蛋白质表达却大相径庭. C.t rachom atis A 和D之间有6个蛋白质不同;D和L2之间有55个蛋白质不同;A和L2之间有2个蛋白质不同.不过,35S甲硫氨酸标记法也有十分明显的缺点: a1放射性自显影定量分析的误差较大;b1在不同蛋白质合成过程中,35S甲硫氨酸掺入程度也有差异;c1高放射性以及高费用,使实验操作性大打折扣.212 差异凝胶曝光法在DIGE的基础上,Boucherie小组[9]新近发展了一套蛋白质定量比较技术———差异凝胶曝光法(differential gel exposure,Dif Expo).与DIGE类似,Dif Expo也沿用不同蛋白质不同标记,在同一,但是采用同位素进行体内标记.将同种细胞在含有两种不同的同位素(14C和3H)培养液中培养,并经过不同的处理. 14C和3H会掺入到细胞内合成的蛋白质中去.将等量的细胞混合,提取蛋白质进行双向电泳.蛋白质的定量比较通过放射自显影来完成.在这一过程中,需要两种不同的感光胶片:一种只对14C敏感,另一种对14C和3H都敏感.通过放射自显影和图像分析,不同样品中相同蛋白质的14C/3H的比率可以被测定出来,从而达到了蛋白质组间定量比较的目的.Dif Expo技术的优点在于蛋白质的体内标记,不需要特殊的设备.Boucherie小组利用这种方法比较了酵母几百种蛋白质的表达水平,发现Dif Expo的灵敏度可以与银染相媲美.3 体外标记的色谱定量法色谱定量法的核心技术在于单位时间内色谱峰的质谱分析.虽然质谱技术对蛋白质或肽段混合物的直接定量是一个非常理想的方法,但电子喷雾过程对离子化的抑制作用,造成了质谱信号与蛋白质浓度之间的非线性关系.因此,如何设定一个稳定的参照物成了质谱定量的关键问题.参照物的设定可以采用两种方法:a1设定一个稳定的质谱参照物,所有质谱峰的强度都与之比较,但这种参照物在蛋白质的质谱分析中是难以做到的;b1每一个质谱峰都设有各自的参照物,理论上,这类参照物除了分子质量与待测物品有差别外,其他的理化性质应与其无异.肽段同位素标记法正是基于这种假设而发展起来的[10].以一个肽段为例,一部分肽段以同位素标记,另一部分不标记.标记和未标记肽段的色谱行为是一致的,进而它们的质量差异可以被质谱仪检测到.通过比较它们之间相对的质谱信号强度,就可以准确地估算到标记和未标记肽段之间的相对丰度.肽段的体外标记目前有以下3种方式.311 半胱氨酸修饰法半胱氨酸的巯基是蛋白质分子中相当活跃的基团.Gygi等[11]利用生物素和碘乙酰胺的衍生物作为半胱氨酸的修饰剂,发展了一种目前公认的较为成熟的蛋白质组定量方法———ICA T技术(isotope coded affinity tags).而且ICA T试剂已经商品化.简单地说,ICA T技术大概分为4个阶段.a1利用轻型和重型ICA T试剂(D82ICA T,H82ICA T)分别处理两种不同的蛋白质样本;b1采用生物素的亲和层析法将与ICA T反应之后的肽段部分纯化; c1HPLC分离肽段;d1多级质谱法(MS n)检测被分离的肽段.ICA T技术已经成功地应用在酵母蛋白质组分析上[11,12].将酵母分别在以乙醇和半乳糖为碳源的培养基上培养,收集蛋白质,取其中26种典型的蛋白质做ICA T分析,它们在不同培养液中的表达丰度有极大的差异,相对丰度差异有0134至100倍.Aebersold研究小组[12]还利用ICA T与2DE2MALDI2MS结合的策略,研究了S.cerevisiae培养液中葡萄糖转变为半乳糖过程中蛋白质组的定量变化.发现参与葡萄糖代谢的酶类,像醛缩酶、甘油醛23磷酸脱氢酶和磷酸甘油酸激酶等,在半乳糖介质中的表达量显著下降.相反某些线粒体蛋白质的表达(像COX4,A TPD)却显著增加.有趣的是,这些变化又都与定量mRNA分析的结论一致.尽管ICA T的优点很多,它也有不足之处. ICA T技术的基本立足点在于蛋白质中含有半胱氨酸,事实上不是所有的蛋白质都含有半胱氨酸.比如,酵母菌有8%的蛋白质没有半胱氨酸,因此ICA T是无法测定那些蛋白质的变化.自然界里某些生物中缺乏半胱氨酸的蛋白质可能达到其蛋白质组的20%.另外,ICA T试剂中生物素既作为修饰剂的载体又作为亲和层析的结合剂,而生物素的分子体积较大且与抗生物素蛋白结合牢固,造成了修饰反应速度低、对肽段离子化的抑制以及洗脱效率不足等弱点.近年以来,Zhou等[13]进一步发展了ICA T技术,推出了一种光敏的固相修饰剂.在玻璃微珠上涂上氨丙基材料,再依次连接一个光敏分子和一个对巯基有特异性的碘乙酰分子.将这种固相修饰剂和ICA T平行进行S.cerevisiae蛋白质组测定的比较研究,发现无论是大规模还是小量蛋白质组分析,新试剂对蛋白质的检出率是ICA T的3倍以上.最近,Qiu等[14]报道了另一种称为AL ICE(acid2labile isotope coded extractants)的新型巯基修饰剂.AL ICE含有3个功能区域:a1与巯基高反应的顺丁烯酰亚胺基团;b1酸敏感连接分子,该分子可以重或轻的同位素合成;c1非生物的多聚物.AL ICE的最大特点是酸敏感性,在p H710～715,AL ICE可与肽段的巯基完全反应,在微酸的条件下(5%三氟醋酸),酸敏感连接分子与有机多聚物分离.酸洗脱的肽段可直接进入LC2 MS/MS.312 羧基修饰法肽段的羧基端、谷氨酸和天冬氨酸的羧基都可以掺入同位素.最简单的方法是用含有氢或氘的乙醇盐酸与肽的羧基作用产生酯.但这种反应的特异性和完全性都不够.目前最常见的是酶解法.将样品置于含有16O或18O的缓冲液中,加入蛋白水解酶消化蛋白质,含有16O或18O的水分子就可以转移至分解的肽段上.Yao等[15]在进行腺病毒(adenovirus)血清型的研究中,采用了这种技术.他们对不同血清型的两组蛋白质样品(Ad2和Ad5)在普通的水(H216O)和18O标记的水中酶解.而后,将酶解的两种产物等量混合,再利用液相色谱和质谱技术分离鉴定蛋白质.由于18O标记的肽段要比相应的肽段多4u,据此可以计算出两组蛋白质组的相对丰度.313 氨基修饰法肽段的氨基端、赖氨酸氨基的酰基化也可以掺入同位素.Cagney等[16]发明了一种称之为MCA T (mass2coded abundance tagging)的新技术用以蛋白质组定量分析.氧甲基异脲(O2methylisourea)可与赖氨酸的ε2氨基发生专一的胍化反应,但与另一个碱性氨基酸———精氨酸基本无反应.当蛋白质被胰蛋白酶完全水解后,含有赖氨酸的肽段被释放出来,而后加入O2methylisourea即可有效地修饰其ε2氨基(修饰率>90%).MCAT分析过程大致分为4个阶段:a1两组需进行比较的样品在胰蛋白酶作用下完全水解;b1其中一个样品与O2methylis ourea 反应,另一组则不加入O2methylis ourea;c1将二者混合,于LC2MS/MS中分离、鉴定;d1根据胍化赖氨酸的质量,比较同一对肽段的相对丰度.迄今为止,MCA T法是唯一的一种不采用同位素标记的色谱标记定量法.MCA T虽罕见报道,但是Cagney对酵母蛋白质组的定量分析结果表明:实际检测的相对丰度与理论丰度之间的相关性达到了0188.因此,MCA T是一种有潜力的定量方法之一.4 体内标记的色谱定量法对于观察环境对细胞生长的影响,体内标记法是体外标记法所无法取代的.与体外标记的思路基本一致,目前体内标记的色谱定量法也多采用相对丰度法,即不同细胞分别在含有不同轻重同位素的培养液中分别培养,然后将这两种细胞的蛋白质提取物混合,再进行液相色谱分离和质谱鉴定.14N 和15N是目前在体内标记的色谱定量中应用较多的同位素.氮可能掺入所有的氨基酸上,所有的肽段都可能含有同位素,产生的质谱信号就会极其复杂.为了简化分析,C onrads等[17]在研究Dei nococcus radiodurans蛋白质组过程中,提出了一种富集肽段的策略.将D.radiodurans于分别含有14N和15N 的培养液中培养,然后将等量的细胞混合,提取蛋白质.而后将提取的蛋白质混合物与碘乙酰2PEO2生物素反应.碘乙酰2PEO2生物素是Pierce公司生产的一种高效巯基反应剂,迅速修饰蛋白质上的半胱氨酸.修饰的蛋白质再经胰蛋白酶水解、抗生物素的抗体树脂富集浓缩、洗脱下来的含有巯基的肽段经毛细管HPLC分离以及傅立叶变换离子回旋质谱仪(F TICR)分析.Conrads等的研究结果表明:不同同位素培养液培养的D.radiodurans蛋白质组的相对丰度为1∶1,即同位素氮源的差异不影响细菌蛋白质的表达.尽管这种方法在一定程度上减轻了质谱分析的难度,但氮掺入是一个随机的过程,肽段的质量转移是难以预测的.所以,除了非常高精确性的质谱仪,如F TICR,一般的质谱仪不能胜任这样复杂的肽段鉴定.这也是氮掺入法不能被广泛应用的一个重要原因.近来,Wang等[18]提出了另一种非常新颖的方案———倒置标记法(inverse15N2metabolic labeling).假定有两组待比较的细菌,每种细菌分别在含有14N和15N的溶液中培养,并提取蛋白质及进行胰蛋白酶水解.然后将一种细菌的14N标记肽段与另一种细菌的15N标记肽段混合,反之亦然.这样就会产生两组质谱数据.将两组质谱数据相比较,减去互为重叠的信号,就可望得到两组蛋白质组的表达差异.5 展 望无论就技术更新而言,还是就生物科学命题而言,定量分析已经成为微生物蛋白质组学的一个主要方向.今年以来,大量发表的有关这方面的研究报告就十分生动地说明了这种趋势[19].在未来的几年内,定量蛋白质组分析可能在以下的几个方面将有革命性的进展:a12DE逐渐从目前蛋白质组的主导技术逐渐退至非主流,取而代之将是具有高分辨率和高通量的分析技术,像多维色谱,毛细管电色谱,毛细管电泳,蛋白质芯片技术以及各种技术的匹配使用;b1由于蛋白质和肽段混合物的复杂性以及标记技术的应用,精确质谱分析变得十分重要,像Q TOF和F TICR之类的技术将会有更大的发展空间,但是其市场价格会有下降的趋势;c1体外同位素标记技术可能还是未来定量分析的一个主要手段,随着多种标记化合物的发明,一种或多种标准化的蛋白质组定量方法必将出现;d1如同基因组测序,蛋白质组定量方法将朝着全自动操作的方向发展;e1与传统的蛋白质组数据库不同,新型的定量蛋白质组数据库将会诞生.参 考 文 献1 Shen Y,Smith R D.Proteomics based on high2efficency capillary sepearation.Electrophoresis,2002,23(18):3106～31242 Griffin T J,Gygi S P,Ideker T,et plementary 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parative proteome analysis of Chlamydia t rachomatis serovar A,D and L2.Proteomics,2002,2(2):164～1869 Monribot2Espagne C,Boucherie H.Differential gel exposure,a new methodology for the two2dimensional comparison of protein samples.Proteomics,2002,2(3):229～24010Bondarenko P V,Chelius D,Shaler T A.Identification and relative quantitation of protein mixtures by enzymatic digestion followed by capillary reverse2phase liquid chromatography2tandem mass spectrometry.Anal Chem,2002,74(18):4741～4749 11Gygi S,Rist B,G erber S,et al.Quantitative analysis of complex protein mixtures using isotope coded affinity tags.Nature Biotech, 1999,17(10):994～99912Smolka M,Zhou H,Aebersold R.Quantitative protein profiling using two2dimensional gel electrophoresis,isotope2coded affinity tag labeling,and mass spectrometry.Mol Cell Proteomics,2002, 1(1):19～2913Zhou H,Ranish J A,Watts J D,et al.Quantitative proteome analysis by solid2phase isotope tagging and mass spectrometry.Nature 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quantitative:measuring protein abundance.Trends Biotech,2002,20(9):361～364Q uantitative Analysis of Microbial ProteomicsWAN G Jing2Qiang,YIN Jian2Ning,L IU Si2Qi3(Beiji ng Genomics Instit ute/Genomics and Bioi nf ormatics Center,Instit ute of Genetics andDevelopmental Biology,The Chi nese Academy of Sciences,Beiji ng101300,Chi na)Abstract The rapidly accumulating data of sequenced microbial genomes allows to conduct systematic studies on microbial gene regulation as well as function.As proteins are often the functional molecules,proteomics is particularly booming in the functional studied of microbial ing comparative studies as the powerful tools,a fundamental principle in microbial proteomics is to elucidate and to understand the gene expression levels in different microorganisms or under different growth conditions.It is very obvious that the quantitative analytical techniques are highly required for comparative proteomics.The current status of the approaches applied to quantitative analysis of microbial proteomics were reviewed.K ey w ords ,proteomics,quantitative analysis 3Corresponding author.Tel:86210280481334,E2mail:siqiliu@ Received:December10,2002 Accepted:January28,2003科学出版社生物类新书精品推荐书 名作(译)者定价/元出版时间备 注人类基因组———我们的DNA丹尼斯,加拉戈尔482003204全彩印刷,以纪念DNA双螺旋结构模型发表50周年并祝贺人类基因组计划完成分子生物学(影印第二版)P.C.Turner等402003204生物化学(影印第二版)J.Nicklin等402003204微生物学(影印第二版)J.Nicklin等402003204生态学(影印第二版) A.Machenzie等402003204生物信息学(影印第二版) D.R.Westhead等322003204医药化学(影印第二版)G.Patrick322003204本套书是《现代生物学精要速览》系列的升级版,保持原有的独特风格,并进行了全面的补充和更新,以反映学科的迅猛发展.热带亚热带生态恢复的研究与实践彭少麟主编682003204遗传学:从基因到基因组(影印版)Hartwell等7820032052001年诺贝尔奖得主代表作疯牛病的分子基础与临床马文丽等编著252003205 欢迎各界人士邮购科学出版社各类图书(免邮费).邮购地址:100717北京东黄城根北街16号科学出版社科学分社联系人:阮芯 联系电话:010*********(带传真)欢迎访问生命科学图书网站网上售书合作伙伴。