蛋白质组学ppt
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蛋白质组学PPT课件
代谢性疾病蛋白质组学研究通过对糖尿病、肥胖症等代谢 性疾病相关蛋白质的分析，发现了一些与代谢过程密切相 关的关键蛋白质。这些蛋白质涉及糖代谢、脂肪代谢等多 个方面，为药物研发和个体化治疗提供了新的思路和靶点 。同时，对代谢性疾病蛋白质组学的研究也有助于深入了 解疾病的发病机制，为疾病的预防和治疗提供科学依据。
蛋白质组学揭示基因表达 的复杂性
蛋白质组学研究关注基因表达的最终产物蛋白质，揭示了基因表达的复杂性和多样性 。蛋白质的表达和功能受到多种因素的影响 ，如翻译后修饰、蛋白质相互作用等，这些
因素在基因组学研究中难以全面考虑。
蛋白质组学与代谢组学的关系
代谢组学为蛋白质组学提供上下文
代谢组学研究生物体内小分子代谢物的变化，为蛋白质组学提供了上下文和背景。蛋白 质的功能和表达往往与代谢物的变化相互关联，了解代谢物的变化有助于更深入地理解 Nhomakorabea02
蛋白质组学研究技术
蛋白质分离技术
双向凝胶电泳技术
通过改变电泳的pH值和电场强度， 将复杂的蛋白质混合物分离成多 个有序的蛋白质带，以便后续的 鉴定和分析。
蛋白质芯片技术
将蛋白质固定在固相支持物上， 通过与特定的配体或抗体相互作 用，实现对蛋白质的快速、高通 量筛选和检测。
蛋白质免疫沉淀技
术
利用抗体与目标蛋白质的特异性 结合，将目标蛋白质从复杂的混 合物中分离出来，常用于蛋白质 相互作用的研究。
详细描述
癌症蛋白质组学研究通过对癌症细胞和正常细胞蛋白 质表达谱的比较，发现了一系列与癌症发生发展相关 的关键蛋白质。这些蛋白质涉及细胞信号转导、细胞 周期调控、细胞凋亡等多个方面，为癌症治疗提供了 潜在的药物靶点。
案例二：神经退行性疾病蛋白质组学研究
蛋白质组学全部全套ppt课件
1961 1966
Jacob 和Monod Nirenberg
乳糖操纵子模型 遗传密码
1966
Gellert
DNA连接酶
1970 1970 1972 1977 1981 1983 1984 1986 1989 1994 1997 2001
生命科学回顾（续）
Smith
限制性内切酶
Temin
逆转录酶
Berg
•其目的是阐明人类基因组30亿个碱基对的序 列，发现所有人类基因并阐明其在染色体上的 位置，从而在整体上破译人类遗传信息。
•该计划启动于1990年，原定15年完成，由 于技术的成熟与基因组测序的规模化运作，以 及来自商业竞争方面的压力，2000年6月26 日基因组序列草图测序完成。
基因组计划
遗传图 物理图
功能基因组学
转录组学 蛋白质组学 代谢组学 表型组学 相互作用组学 ……
• 功能基因组学采用一些新的技术，如转录组学应用微 阵列(Microarray)、DNA芯片(DNA chip）及 SAGE(Serial analysis of gene expression)等技术， 可对成千上万的基因表达进行分析比较，并从基因整 体水平上对基因的活动规律进行阐述，力求从细胞水 平上解决基因组问题，以建立对生命现象的整体认识。
序列图
这三条数据将提供此生物所有基因在染色体上的精确定位、 基因内部序列以及基因的间隔序列。
---原核生物或低等真核生物。
1/2 of all genes “identified” have no known function
人类基因组以及多种模式生物、重要生物
基因组全序列的完成，标志着生命科学研 究进入所谓的“后基因组时代 (Postgenome era)”, 即产生了功能基因 组学（Functional Genomics）
蛋白质组学及技术介绍PPT通用课件.ppt
拖尾"point streaking") 。
3.二相SDS-PAGE
丙烯酰胺/甲叉双丙烯 酰胺溶液
分离胶缓冲液
10%（w/v）过硫酸铵 溶液
（30.8%T，2.6%C）：30%（W/V）丙烯酰胺和 0.8%甲叉双丙烯酰胺的水溶 液。将 300g 丙烯酰胺和 8g 甲叉双丙烯酰胺溶解于去离子水中，最后用去离
研究 内容
蛋白质的研究内容主要有两方面：
1、结构蛋白质组学：主要是蛋白质表达模型的研究，包括蛋白质氨基酸序列 分析及空间结构的解析种类分析及数量确定; 2、功能蛋白质组学：主要是蛋白质功能模式的研究，包括蛋白质功能及蛋白 质间的相互作用。
研究 内容
蛋白质组学可分为三个主要领域： 1、蛋白质的微特性以供蛋白质的规模化鉴定和他们的后翻译饰； 2、“差异显示”蛋白质组学供蛋白质水平与疾病在广泛范围的有力应用比 较； 3、应用特定的分析技术如质谱法（包括串联质谱法、生物质谱法）或酵母 双杂交系统以及其他蛋白质组学研究新技术研究蛋白质-蛋白质相互作用。
该方法所研究的蛋白均是在体内经过翻译后修饰的，并且是可 分离的天然状态的相互作用蛋白复合物，能够反映正常生理条件下的 蛋白质间相互作用
蛋白质相互作用
2、酵母双杂交系统：
该系统利用真核细胞调控转录起始过程中，DN A结合结构域(binding domain,BD)识别DNA上的特异序列并使转录激活结构域(activation domain, AD)启动所调节的基因的转录这一原理，将己知蛋白X和待研究蛋白Y的基 因分别与编码AD和BD的序列结合，通过载体质粒转入同一酵母细胞中表 达，生成两个融合蛋白。若蛋白X和Y可以相互作用，则AD和BD在空间上 接近就能形成完整的有活性的转录因子，进而启动转录，表达相应的报告 基因;反之，如果X和Y之间不存在相互作用，报告基因就不会表达。这样， 通过报告基因的表达与否，便可确定是否发生了蛋白质的相互作用。
3.二相SDS-PAGE
丙烯酰胺/甲叉双丙烯 酰胺溶液
分离胶缓冲液
10%（w/v）过硫酸铵 溶液
（30.8%T，2.6%C）：30%（W/V）丙烯酰胺和 0.8%甲叉双丙烯酰胺的水溶 液。将 300g 丙烯酰胺和 8g 甲叉双丙烯酰胺溶解于去离子水中，最后用去离
研究 内容
蛋白质的研究内容主要有两方面：
1、结构蛋白质组学：主要是蛋白质表达模型的研究，包括蛋白质氨基酸序列 分析及空间结构的解析种类分析及数量确定; 2、功能蛋白质组学：主要是蛋白质功能模式的研究，包括蛋白质功能及蛋白 质间的相互作用。
研究 内容
蛋白质组学可分为三个主要领域： 1、蛋白质的微特性以供蛋白质的规模化鉴定和他们的后翻译饰； 2、“差异显示”蛋白质组学供蛋白质水平与疾病在广泛范围的有力应用比 较； 3、应用特定的分析技术如质谱法（包括串联质谱法、生物质谱法）或酵母 双杂交系统以及其他蛋白质组学研究新技术研究蛋白质-蛋白质相互作用。
该方法所研究的蛋白均是在体内经过翻译后修饰的，并且是可 分离的天然状态的相互作用蛋白复合物，能够反映正常生理条件下的 蛋白质间相互作用
蛋白质相互作用
2、酵母双杂交系统：
该系统利用真核细胞调控转录起始过程中，DN A结合结构域(binding domain,BD)识别DNA上的特异序列并使转录激活结构域(activation domain, AD)启动所调节的基因的转录这一原理，将己知蛋白X和待研究蛋白Y的基 因分别与编码AD和BD的序列结合，通过载体质粒转入同一酵母细胞中表 达，生成两个融合蛋白。若蛋白X和Y可以相互作用，则AD和BD在空间上 接近就能形成完整的有活性的转录因子，进而启动转录，表达相应的报告 基因;反之，如果X和Y之间不存在相互作用，报告基因就不会表达。这样， 通过报告基因的表达与否，便可确定是否发生了蛋白质的相互作用。
蛋白组学PPT课件
2. 难溶于水或分子量大于18万的蛋白质难于在 2-D胶上显示。
3. 质谱技术虽有较高的灵敏度，但对来自2-D胶 上的许多低丰度的蛋白质仍不能鉴定。
蛋白组学
4.蛋白质的修饰对于蛋白质组蛋白质种类的确定 将是一种“无限”的工作。
5.蛋白质组研究任务是我们面临的“无尽挑战”。
蛋白组学
第三节 蛋白质的生物合成及其干扰
蛋白组学
蛋白质的生物合成参与物质
1. mRNA与密码子
蛋白组学
蛋白组学
蛋白组学
2. 氨基酸的运载工具：tRNA
蛋白组学
3. 核糖体—肽链合成的“装配机器”
蛋白组学
蛋白组学
多核糖体
蛋白组学
二、蛋白质的生物合成过程 （一）、氨基酸的活化
氨基酸活化的总反应式是：
氨基酰-tRNA 合成酶 氨基酸 + ATP + tRNA + 氨基酰-tRNA
第三章 蛋白质组与蛋白质组学
蛋白组学
第一节 蛋白质组与蛋白质组学的定义
蛋白质组
protein + genome
proteome
一种基因组所表达的全部蛋白质
一个细胞或一个机体的基因所表达的全部蛋白质
蛋白组学
一、蛋白质组与蛋白质组学的定义
蛋白质组学 阐明生物体全部蛋白质的表达模式与功能模式 从整体的角度分析、鉴定细胞内动态变化的蛋白质
蛋白组学
3.在IF-2和GTP的帮助下， fMet-tRNA进 入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与 mRNA上的起始密码子配对。
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
DNA-BD具有与报告 基因转录调控区特异结 合的功能，DNA-AD则具 有活化转录的功能。
3. 质谱技术虽有较高的灵敏度，但对来自2-D胶 上的许多低丰度的蛋白质仍不能鉴定。
蛋白组学
4.蛋白质的修饰对于蛋白质组蛋白质种类的确定 将是一种“无限”的工作。
5.蛋白质组研究任务是我们面临的“无尽挑战”。
蛋白组学
第三节 蛋白质的生物合成及其干扰
蛋白组学
蛋白质的生物合成参与物质
1. mRNA与密码子
蛋白组学
蛋白组学
蛋白组学
2. 氨基酸的运载工具：tRNA
蛋白组学
3. 核糖体—肽链合成的“装配机器”
蛋白组学
蛋白组学
多核糖体
蛋白组学
二、蛋白质的生物合成过程 （一）、氨基酸的活化
氨基酸活化的总反应式是：
氨基酰-tRNA 合成酶 氨基酸 + ATP + tRNA + 氨基酰-tRNA
第三章 蛋白质组与蛋白质组学
蛋白组学
第一节 蛋白质组与蛋白质组学的定义
蛋白质组
protein + genome
proteome
一种基因组所表达的全部蛋白质
一个细胞或一个机体的基因所表达的全部蛋白质
蛋白组学
一、蛋白质组与蛋白质组学的定义
蛋白质组学 阐明生物体全部蛋白质的表达模式与功能模式 从整体的角度分析、鉴定细胞内动态变化的蛋白质
蛋白组学
3.在IF-2和GTP的帮助下， fMet-tRNA进 入小亚基的P位，tRNA上的反密码子与 mRNA上的起始密码子配对。
IF-2 GTP
5'
AUG
3'
DNA-BD具有与报告 基因转录调控区特异结 合的功能，DNA-AD则具 有活化转录的功能。
蛋白组学定量蛋白质组学.ppt
但是仅仅进行鉴定并不能提供用以阐明蛋白质的功 能的全部信息，监控蛋白质的表达水平对阐明细胞 体内存在的各种生物进程是非常重要的。因此，定 量蛋白质组学作为蛋白质组学研究的重要一部分被 提出来。
2
常用研究方法
以质谱技术为基础的化学标记定量方法 荧 光 差 示 双 向 凝 胶 电 泳 技 术 （ F－2D－
质量变化依赖于氮原子数目，因此对未 知的蛋白质难以进行定量。
10
（二）稳定同位素标记的必需氨基酸体 内标记(SILAC法)
高等动物细胞的生长中需要一些必需氨基酸的摄入，如赖氨酸 (Lys)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)等，这些氨基酸细胞自身 无法合成，需要从外界摄入补充。
在培养细胞时，可以在培养介质中特异的加入用稳定同位素标 记的某一种必需氨基酸，在经过适当的培养时间后，细胞中合 成的含有这类氨基酸的蛋白质几乎都掺入了标记的氨基酸 。
31
MCAT策略流程：定性
Lys只在Trypsin酶切后的末端，所以产生的b离子都没有被修饰；所有的y 离子带Lys，因此被修饰。
在MS/MS图谱上，所有的b离子是单一条带出现，所有的y离子是成对出现， 丰度比例一样，且相差同样的m/z。
容易区分b离子和y离子，容易读出氨基酸序列。
32
MCAT策略流程：定量
36
–COOH羧基标记
通过对羧基酯化进行 标记
用H和D标记的甲醇酯 化标记，来定量研究 蛋白质表达量的差异
37
羧基酯化标记进行蛋白定量研究
比例＝2 : 1
38
缺点：
特异性不是很好，在C末端和Asp和 Glu残基上都有标记，且效率不均
采用的标记条件容易引起天冬酰胺 (Asn)和谷氨酰胺(Gln)的去酰胺
2
常用研究方法
以质谱技术为基础的化学标记定量方法 荧 光 差 示 双 向 凝 胶 电 泳 技 术 （ F－2D－
质量变化依赖于氮原子数目，因此对未 知的蛋白质难以进行定量。
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（二）稳定同位素标记的必需氨基酸体 内标记(SILAC法)
高等动物细胞的生长中需要一些必需氨基酸的摄入，如赖氨酸 (Lys)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)等，这些氨基酸细胞自身 无法合成，需要从外界摄入补充。
在培养细胞时，可以在培养介质中特异的加入用稳定同位素标 记的某一种必需氨基酸，在经过适当的培养时间后，细胞中合 成的含有这类氨基酸的蛋白质几乎都掺入了标记的氨基酸 。
31
MCAT策略流程：定性
Lys只在Trypsin酶切后的末端，所以产生的b离子都没有被修饰；所有的y 离子带Lys，因此被修饰。
在MS/MS图谱上，所有的b离子是单一条带出现，所有的y离子是成对出现， 丰度比例一样，且相差同样的m/z。
容易区分b离子和y离子，容易读出氨基酸序列。
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MCAT策略流程：定量
36
–COOH羧基标记
通过对羧基酯化进行 标记
用H和D标记的甲醇酯 化标记，来定量研究 蛋白质表达量的差异
37
羧基酯化标记进行蛋白定量研究
比例＝2 : 1
38
缺点：
特异性不是很好，在C末端和Asp和 Glu残基上都有标记，且效率不均
采用的标记条件容易引起天冬酰胺 (Asn)和谷氨酰胺(Gln)的去酰胺
蛋白质组学ppt
电转印到膜上
图像分析
Western blot检测
选择目标蛋白斑点，胶内酶切
质谱分析（MALDI/TOF或ESI/MS/MS）
获得肽质量指纹谱或肽序列标签
数据库检索鉴定蛋白质
Western blot、 免疫组化验证 蛋白质并确定 其定位
根据氨基酸序 列合成寡核苷 酸探针，克隆 基因
蛋白质功能研究，包 括蛋白质生物活性、 抗体制备、蛋白质相 互作用等方面
7
3.2.3 蛋白质组研究技术
一、双向凝胶电泳技术 二、液相色谱技术 三、生物质谱技术与蛋白质鉴定 四、蛋白质相互作用的研究技术
8
一、双向凝胶电泳技术 （一）2-DE的概念 two dimensional gel electrophoresis
• 2-DE是指第一向的固相pH梯度（immobilized pH gradient，IPG）等电聚焦电泳与第二向SDSPAGE组成的分离系统，也称双向聚丙烯酰胺凝 胶电泳，简称2-DE。等电聚焦电泳是基于蛋白质 等电点（pI）的差异进行分离，SDS-PAGE则是 根据蛋白质分子量（Mw）的不同进行分离。
22
（三）双向凝胶电泳图谱的计算机分析 • 细胞或组织样本经2-DE分离后，得到一张含有成
百上千个蛋白质斑点的凝胶电泳图谱。凝胶图谱 分析包括确定蛋白质斑点的位置、大小、染色深 浅、pI和分子量；图谱间的比较、差异蛋白质斑 点的确定；图谱质量的优化、数据的储存管理、 数据库分析等内容。借助先进的计算机技术和生 物信息学工具，能客观、有效地从电泳图谱中提 取到有价值的信息。
记等
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（一）考马斯亮蓝染色
考马斯亮蓝染色是最常用的蛋白质染色 方法。考马斯亮蓝R-250化学名为三苯基甲 烷，R代表红蓝色。考马斯亮蓝R-250与蛋 白质的碱性基团可逆结合，染色线性范围 可达1～55μg，灵敏度为30～100ng蛋白质 。考马斯亮蓝染色的最大优点是染色重复 性好，操作简便，不影响后续的质谱鉴定 ，灵敏度比常用的氨基黑高100倍，但低于 银染色和荧光染色，不能满足对低丰度蛋 白质的检测要求，样品用量大。
蛋白质组学Proteomics-PPT课件.ppt
ICAT的优点
• ICAT具有广泛的兼容性，主要表现在：(1) 能够兼容分析任何条件下体液、细胞、组 织中绝大部分蛋白质；(2)烷化反应即使在 盐、去垢剂、稳定剂(如SDS、尿素、盐酸 胍等)存在下都可进行；(3)只需分析含Cys 残基的肽段，从而降低了蛋白质混合物分 析的复杂性；(4)ICAT战略允许任何类型的 生化、免疫、物理的分离方法，因此能很 好地定量分析微量蛋白质。
双向凝胶电泳
• 首先利用等电点聚焦来分离不同等电点的 蛋白，再利用SDS－PAGE来分离不同分子 量的蛋白，其分辨率是非常高的。微克级 的蛋白质就可以被很好的分辨开了。
基质辅助的激光解吸电离技术
（MALDI）的发展
• 日本岛津公司的田中耕一的工作，是质谱分析发 展的一个主动力。 1987年，在第二届中－日质谱 分析联合讨论会上，田中耕一论述了软激光解吸 附技术可以使蛋白质分子离子化。一年之后，他 的这篇创造性的论文发表在Rapid Communications in Mass Spectrometry上。田中 耕一的工作为基质辅助的激光解吸电离技术 （Maldi）打下了基础。2019年，他和弗吉尼亚联 邦大学的John B Fenn，由于他们对软吸附电离 方法上的贡献一起被授予了该年度诺贝尔化学奖
应用实例
• 1.通过比较给药前后细胞的蛋白质组, 鉴别出毒理学的蛋白质标志物 。
• 2. 疟疾疫苗的研究。
ICAT技术
同位素标记的亲和标签（isotope-coded affinity tag， ICAT）技术作为一种体外标记稳定同位素的相对定量方法， 已经成为重要的蛋白质组学定量分析方案。2019年，Gygi 等人用化学方法合成一种能和半胱氨酸反应的亲和试剂， 称为稳定同位素编码的亲和标签，它有轻链和重链(稳定重 同位素)两种形式，可以在体外标记不同状态下的蛋白质样 品，酶解并用亲和柱分离纯化被标记的肽段后，再用质谱 进行分析，和体内标记法一样也能够得到成对的峰表示不 同样品中肽段及对应蛋白质含量的差异。这种稳定同位素 亲和标签技术可以广泛地应用在细胞和组织的定量蛋白质 组学分析上，提供精确的蛋白质相对定量数据。
微生物蛋白质组学ppt课件
■ 互补与互助
— 在后基因组时代，蛋白质组研究和基因组研究依然是形影相随的两个重要领 域。基因组与蛋白质组之间既为互相补充又能互相帮助。
— mRNA是介于基因和蛋白质之间的中间产物。因为mRNA既是基因的产物， 又比蛋白质要容易分析，所以，研究mRNA的表达模式也是了解基因组和蛋 白质组的一个重要途径。由此专门形成了一个新的研究领域：转录组。研究 转录组的主要手段是基因芯片技术、SAGE（基因表达序列分析）技术。
羟肉桂酸）中，基质吸收激光提供的能量而蒸发，携带部分样品分子进入 气相，并将一部分能量传递给样品分子使其离子化。
飞行时间质谱（TOFMS）由离子源（S）引出极、漂移区（D）和检测器组成。 当离子在离子源内形成后在离子源内电场E的作用下进入无场漂移区。在理想状 态下，所有进入漂移区的离子具有相同的动能（KE）. 测定离子在漂移区内的飞行时间即可计算出它的质荷比。
蛋白质分离 技术双Fra bibliotek电泳和差异凝胶电泳
■ 双向电泳（Two dimension elctrophresis,2DE）是根据不同蛋白质 等电点和分子量的不同利用第一向等电聚焦和第二向SDS-PAGE电泳 将蛋白质混合物中的各种蛋白分离开。 ■ 差异凝胶电泳（differential gel electrophoresis,DIGE）是在2DE基 础上建立的蛋白质分离技术。该方法将待比较的两个样品蛋白质分别 用不同的荧光染料(Cy2、Cy3、Cy5)进行标记后，等量混合再进行双 向电泳。由于荧光染料的发光波长不同，可以在一块凝胶上检测两个 样品，并通过蛋白点不同荧光信号间的比率确定蛋白量的差异。
离子源
引出极 漂移管D
压加 速 电
＋ ＋
＋
S
D
《蛋白质组学》课件
蛋白质组学技术
本节将介绍蛋白质组学常用的实验技术和分析方法，包括质谱、二维电泳、 蛋白质结构预测等。
蛋白质组学应用领域
本节将探讨蛋白质组学在生物医药、农业和环境科学等领域的应用，展示其 广泛的研究价值。
蛋白质组学研究的重要性
本节将详细解释为何蛋白质组学研究对于解决生物学中的关键问题和推动科学进步具有重要意义。
《蛋白质组学》PPT课件
欢迎观看《蛋白质组学》PPT课件，本课程将介绍蛋白质组学的概念、技术、 应用领域和重要性，以及它的发展趋势。
课程介绍
本节将介绍蛋白质组学的基本概念和研究对象，以及在生物学研究中的重要 性。
蛋白质组学概述
本节将对蛋白质组学的研究内容、方法和技术进行概述，帮助您理解蛋白质组学的基本原理。
蛋白质组学的发展趋势
本节将展望析和应用拓展等方面。
结论和要点
本节将总结蛋白质组学课程的要点和结论，帮助您加深对蛋白质组学的理解 和应用。
蛋白质组学PPT课件
功能蛋白质组学 结构蛋白质组学
.
11
人类蛋白质组学研究进展
2001年成立国际人类蛋白质组组织（HUPO）， 2003.12.15启动两个首批行动计划 1.人类肝脏蛋白质组计划（HLPP）由中国军事医学科学
院副院长贺福初院士领导，16国80多个实验室参加。 中国第一次领导重大国际协作计划。 2. 人类血浆蛋白质组计划（HPPP）由美国科学家牵头， 13国47个实验室参加。
双向电泳后的凝胶
经染色后蛋白呈现二维
分布图： 水平方向反映出蛋
白在pI上的差异， 垂直方向反映出它
聚焦后凝 胶放置在 SDS凝胶 上，进行 第二向电 泳
们在分子量上的差别。
第二向电泳： SDS-PAGE
pH9
.
pH9
pH3
分子量大 分子 量小
pH3
18
(1)等电聚焦 凝胶电泳 （ IFE）
利用载体两 性电解质在电场 作用下沿电场方 向在凝胶内形成 一个连续而稳定 的pH梯度。
根据一定的配方计算后，将适宜的IPG试剂添加至混 合物中用于凝胶聚合，在聚合中缓冲基团通过乙烯键共 价聚合至聚丙烯酰胺骨架中而形成pH梯度。通过这种方 式生成的IPG不会发生电渗作用，因而可以进行特别稳 定的IEF分离达到真正的平衡状态。
.
5
第一节 蛋白质组及蛋白质组学基本概念
.
6
什么是蛋白质组？
蛋白质组(proteome)：
PROTEOME = PROTE in +genOME Proteins expressed by a genome.
是指“特定细胞、组织乃至机体作为一个 生命单元中所有蛋白质的集合，即生命体中携 带的基因信息在某一时段所表达的全部蛋白质。
蛋白质组学ppt
临床样本都是各种细胞或组织混杂， 临床样本都是各种细胞或组织混杂， 而且状态不一， 而且状态不一，如肿瘤中癌变的上皮类 细胞总是与血管、基质细胞等混杂。 细胞总是与血管、基质细胞等混杂。
激光捕获显微切割(laser 激光捕获显微切割(laser capture microdissection， microdissection，LCM)
胶体扩散染料
主要用于高灵敏度检出电转印至硝酸纤维素和 PVDF膜上的蛋白质，不用于胶内染色。 最好的胶体金染色的灵敏度与PAGE胶内的银 染类似。
这种技术主要包括印度墨水染料、胶体金属染 料等。
有机荧光团染料
包括共价结合和非共价结合的荧光团染料两类。后者最为常 用，其典型代表是已经商品化的SYPRO Red、 Orange、 Ruby等荧光染料。 这三种染料可对SDS-PAGE胶内蛋白质进行一步染色，约 30~60min完成，灵敏度为2~10ng。染色后的凝胶用标准的 实验室300nm紫外透射仪进行照像保存，其线性范围为3个 数量级。 这三种染料的电泳染色结果与在酵母中通过SAGE所获得的 基因表达水平的动态范围相匹配。 在Tris/甘氨酸转印缓冲液中染色后，蛋白质可被转印至膜上 并进行免疫染色或Edman测序来鉴定蛋白质。
美国国立癌症研究院（NCI）投资1 000万 美国国立癌症研究院（NCI）投资1 000万 美元建立肺、直肠、乳腺、 美元建立肺、直肠、乳腺、卵巢肿瘤的蛋 白质组数据库。 白质组数据库。 NCI和FDA共同投资 NCI和FDA共同投资数百万美元建立癌症不同 阶段的蛋白质组数据库。 阶段的蛋白质组数据库。 英国建立三个蛋白质组研究中心对已完成 或即将完成全基因组测序的生物体进行蛋 白质组研究。 白质组研究。
同一基因组在不同细胞、 同一基因组在不同细胞、不同组织中的表达情 况各不相同 。
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
•
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
蛋白质组学总结ppt课件
如有可能，可加入强变性剂：
8 mol/L 尿素、 10% TCA 或 2% SDS。
但在上述条件时，仍有些蛋白酶保持一定活性，所以 需要加入蛋白酶抑制剂防止蛋白降解。
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四、通过沉淀分离蛋白 分离策略： 沉淀蛋白质，使之与其它成份分开，再重悬溶解蛋白 质。 附带作用： 浓缩较稀的样品（如植物、尿液等）。 注意： 某些蛋白会由于重悬造成一定的丢失。
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二、剧烈的裂解方法 用于难以破碎的细胞，如固体组织内的细胞，或具有 坚硬细胞壁的细胞，比如酵母。 1）超声裂解法。 2）弗氏压碎法。 3）研磨法。 4）机械匀浆法。 5）玻璃珠匀浆法。
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三、用蛋白酶抑制Байду номын сангаас防止蛋白裂解 细胞裂解，蛋白酶释放出来，必须加以抑制。
蛋白酶在低温下无活性，所以尽量在低温制备。
一个细胞内的全套蛋白质，反映特殊阶段、环境、状
态下细胞或组织在翻译水平的蛋白表达谱。
2
2、技术路线与相关技术
技术路线
蛋白提取 样品 酶切消化 蛋白混合物
双向电泳 蛋白图谱 肽段 数据库 酶切消化
肽段混合物 双向电泳
质谱分析 数据库检索 质谱数据
3
第二章 蛋白质组研究方法
蛋白质组的技术基础 （三大支撑技术）： 双向电泳（2-DE），可以分离数千种蛋白质。 生物质谱技术，精确测定多肽质量及序列。 计算机为基础的图像分析及相应数据库构建。
2 ）冻融裂解：用液氮迅速冷冻细胞 (1-2 min) ，随后在
37℃ 融化(1-2 min) ，反复几次。
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3 ）去污剂裂解：主要用于组织细胞。含有去污剂的缓冲 液重悬细胞。 4 ）酶裂解法：裂解植物、真菌和细菌等有细胞壁的细胞。 等渗缓冲液含有某种酶：
8 mol/L 尿素、 10% TCA 或 2% SDS。
但在上述条件时，仍有些蛋白酶保持一定活性，所以 需要加入蛋白酶抑制剂防止蛋白降解。
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四、通过沉淀分离蛋白 分离策略： 沉淀蛋白质，使之与其它成份分开，再重悬溶解蛋白 质。 附带作用： 浓缩较稀的样品（如植物、尿液等）。 注意： 某些蛋白会由于重悬造成一定的丢失。
11
二、剧烈的裂解方法 用于难以破碎的细胞，如固体组织内的细胞，或具有 坚硬细胞壁的细胞，比如酵母。 1）超声裂解法。 2）弗氏压碎法。 3）研磨法。 4）机械匀浆法。 5）玻璃珠匀浆法。
12
三、用蛋白酶抑制Байду номын сангаас防止蛋白裂解 细胞裂解，蛋白酶释放出来，必须加以抑制。
蛋白酶在低温下无活性，所以尽量在低温制备。
一个细胞内的全套蛋白质，反映特殊阶段、环境、状
态下细胞或组织在翻译水平的蛋白表达谱。
2
2、技术路线与相关技术
技术路线
蛋白提取 样品 酶切消化 蛋白混合物
双向电泳 蛋白图谱 肽段 数据库 酶切消化
肽段混合物 双向电泳
质谱分析 数据库检索 质谱数据
3
第二章 蛋白质组研究方法
蛋白质组的技术基础 （三大支撑技术）： 双向电泳（2-DE），可以分离数千种蛋白质。 生物质谱技术，精确测定多肽质量及序列。 计算机为基础的图像分析及相应数据库构建。
2 ）冻融裂解：用液氮迅速冷冻细胞 (1-2 min) ，随后在
37℃ 融化(1-2 min) ，反复几次。
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3 ）去污剂裂解：主要用于组织细胞。含有去污剂的缓冲 液重悬细胞。 4 ）酶裂解法：裂解植物、真菌和细菌等有细胞壁的细胞。 等渗缓冲液含有某种酶：
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Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
功能蛋白质组学 (functional proteomics)的提出
功能蛋白质组：细胞在一定阶段或与某一生理 现象相关的所有蛋白质。
介于对个别蛋白质的传统蛋白质化学研究和以 全部蛋白质为研究对象的蛋白质组学之间。
美国国立癌症研究院（NCI）投资1 000万 美元建立肺、直肠、乳腺、卵巢肿瘤的蛋 白质组数据库。
NCI和FDA共同投资数百万美元建立癌症不同 阶段的蛋白质组数据库。
英国建立三个蛋白质组研究中心对已完成 或即将完a公司投资上亿美元独自启动了全 面鉴定和分类汇总人类组织、细胞和体 液中的蛋白质及其异构体，构建新一代 的蛋白质表达数据库的工作。
描绘蛋白质的精确三维结构，揭 示其结构上的关键部位，如与药物结 合并且决定其活性的部位。
蛋白质组研究包括两个方面：
Proteomics
表达蛋白组学
The study of global changes in protein expression
蛋白质组功能模式
The systematic study of proteinprotein interactions through the isolation of protein complexes
组织水平上的蛋白质组样品制备
临床样本都是各种细胞或组织混杂， 而且状态不一，如肿瘤中癌变的上皮类 细胞总是与血管、基质细胞等混杂。
激光捕获显微切割(laser capture microdissection，LCM)
可直接在显微镜下从组织切片中精 确分离特定的细胞或细胞群。
基因组
转录组
蛋白组
The study of proteins expressed by genomes
Completion of the sequencing of the 1st draft of human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome
通常可采用细胞或组织中的全蛋白质组 分进行蛋白质组分析。
也可以进行样品预分级，即将细胞或组 织中的全体蛋白质分成不同部分，分别 进行研究。
样品预分级的主要方法
蛋白质溶解性：可溶性蛋白、非溶性蛋白等 蛋白质定位：膜蛋白、核蛋白等 蛋白质细胞器定位：线粒体、高尔基体、叶绿体等
样品预分级主要作用在于提高 低丰度蛋白质的上样量和检测灵 敏度。
蛋白质组学
背景
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已成为生命科学 研究的迫切需要和重要任务。
The era of ‘omics’-based science
从局部入手研究蛋白质组的各个功能亚群体。
将多个亚群体组合起来，逐步描绘出接近于生 命细胞的“全部蛋白质”的蛋白质组图谱。
发展进展
各国政府支持，国际著名研究和商业机构 加盟： 1996年澳大利亚建立了世界上第一个蛋白 质组研究中心（Australia Proteome Analysis Facility，APAF）
Genomics （基因组学） Post-genomic science （后基因组时代）
Functional genomics （功能基因组学） ▪ Transcriptomics（ 转录组学） ▪ Proteomics （蛋白质组学） ▪ Metabolomics （代谢组学）
Structural genomics （结构基因组学）
▪ Aim - 3D structures of all protein folds !
主要内容
第一节 蛋白质组学的概念及发展进展 第二节 蛋白质组表达模式的研究方法 第三节 蛋白质组功能模式的研究方法
第一节 蛋白质组学的概念及发展进展
蛋白质组和蛋白质组学的概念
蛋白质组（proteome）：PROTEins + genOME，意 思是Proteins expressed by a genome（基因组表达的 所有蛋白质）。
科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973” 计划项目和“863”计划项目；国家自然科学基 金委员会也将“蛋白质组研究”列为重点项目。
我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组 研究方面取得了较大的进展。
第二节 蛋白质组表达模式的研究方法
主要研究目标
研究蛋白质组组成成分、差异和功能
（一）蛋白质组研究中的样品制备
指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴 科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变 化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了 解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功 能与细胞生命活动规律。
主要研究内容
了解某种特定的细胞、组 织或器官制造的蛋白质种类；
明确各种蛋白质分子是如 何形成类似于电路的网络的；
1994年由Williams和Wilkins提出，是一个动态的概念， 指的是不同细胞在不同时相表达不同的蛋白质。
蛋白质组：
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。
蛋白质组学(proteomics)
1997年召开了第一次国际“蛋白质组学”会议
1998年在美国旧金山召开了第二届国际蛋白质组学会 议
1999年1月在英国伦敦举行了应用蛋白质组会议
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。
功能蛋白质组学 (functional proteomics)的提出
功能蛋白质组：细胞在一定阶段或与某一生理 现象相关的所有蛋白质。
介于对个别蛋白质的传统蛋白质化学研究和以 全部蛋白质为研究对象的蛋白质组学之间。
美国国立癌症研究院（NCI）投资1 000万 美元建立肺、直肠、乳腺、卵巢肿瘤的蛋 白质组数据库。
NCI和FDA共同投资数百万美元建立癌症不同 阶段的蛋白质组数据库。
英国建立三个蛋白质组研究中心对已完成 或即将完a公司投资上亿美元独自启动了全 面鉴定和分类汇总人类组织、细胞和体 液中的蛋白质及其异构体，构建新一代 的蛋白质表达数据库的工作。
描绘蛋白质的精确三维结构，揭 示其结构上的关键部位，如与药物结 合并且决定其活性的部位。
蛋白质组研究包括两个方面：
Proteomics
表达蛋白组学
The study of global changes in protein expression
蛋白质组功能模式
The systematic study of proteinprotein interactions through the isolation of protein complexes
组织水平上的蛋白质组样品制备
临床样本都是各种细胞或组织混杂， 而且状态不一，如肿瘤中癌变的上皮类 细胞总是与血管、基质细胞等混杂。
激光捕获显微切割(laser capture microdissection，LCM)
可直接在显微镜下从组织切片中精 确分离特定的细胞或细胞群。
基因组
转录组
蛋白组
The study of proteins expressed by genomes
Completion of the sequencing of the 1st draft of human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome
通常可采用细胞或组织中的全蛋白质组 分进行蛋白质组分析。
也可以进行样品预分级，即将细胞或组 织中的全体蛋白质分成不同部分，分别 进行研究。
样品预分级的主要方法
蛋白质溶解性：可溶性蛋白、非溶性蛋白等 蛋白质定位：膜蛋白、核蛋白等 蛋白质细胞器定位：线粒体、高尔基体、叶绿体等
样品预分级主要作用在于提高 低丰度蛋白质的上样量和检测灵 敏度。
蛋白质组学
背景
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已成为生命科学 研究的迫切需要和重要任务。
The era of ‘omics’-based science
从局部入手研究蛋白质组的各个功能亚群体。
将多个亚群体组合起来，逐步描绘出接近于生 命细胞的“全部蛋白质”的蛋白质组图谱。
发展进展
各国政府支持，国际著名研究和商业机构 加盟： 1996年澳大利亚建立了世界上第一个蛋白 质组研究中心（Australia Proteome Analysis Facility，APAF）
Genomics （基因组学） Post-genomic science （后基因组时代）
Functional genomics （功能基因组学） ▪ Transcriptomics（ 转录组学） ▪ Proteomics （蛋白质组学） ▪ Metabolomics （代谢组学）
Structural genomics （结构基因组学）
▪ Aim - 3D structures of all protein folds !
主要内容
第一节 蛋白质组学的概念及发展进展 第二节 蛋白质组表达模式的研究方法 第三节 蛋白质组功能模式的研究方法
第一节 蛋白质组学的概念及发展进展
蛋白质组和蛋白质组学的概念
蛋白质组（proteome）：PROTEins + genOME，意 思是Proteins expressed by a genome（基因组表达的 所有蛋白质）。
科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973” 计划项目和“863”计划项目；国家自然科学基 金委员会也将“蛋白质组研究”列为重点项目。
我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组 研究方面取得了较大的进展。
第二节 蛋白质组表达模式的研究方法
主要研究目标
研究蛋白质组组成成分、差异和功能
（一）蛋白质组研究中的样品制备
指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴 科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变 化的蛋白质组成成份、表达水平与修饰状态，了 解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功 能与细胞生命活动规律。
主要研究内容
了解某种特定的细胞、组 织或器官制造的蛋白质种类；
明确各种蛋白质分子是如 何形成类似于电路的网络的；
1994年由Williams和Wilkins提出，是一个动态的概念， 指的是不同细胞在不同时相表达不同的蛋白质。
蛋白质组：
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。
蛋白质组学(proteomics)
1997年召开了第一次国际“蛋白质组学”会议
1998年在美国旧金山召开了第二届国际蛋白质组学会 议
1999年1月在英国伦敦举行了应用蛋白质组会议
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。