蛋白质组学鉴定技术方法学研究
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采用专有的荧光染料与多重 样本和图像分析的方法，在 同一块胶上可同时分离多个 有不同荧光标记的样品，并 以荧光标记的样品混合物为 内标，对每个蛋白质样品和 每个差异都可以进行统计学 可信度分析
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
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
转录组学）
（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 !
3
DNA RNA
Genome “Genomics” Transcriptome “Transcriptomics” Proteome “Proteomics”
The Five Mass Spectrometry Nobel Prize Pioneers
Joseph John Thomson 1906 Nobel Prize for Physics "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases"
Wolfgang Paul 1989 Nobel Prize for Physics "for the development of the ion trap technique"
John Bennet Fenn 2002 Nobel Prize for Chemistry "for the development of soft desorption ionisation methods (ESI) for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"
pH 梯度(pI)
双向电泳具体步骤
• 样品制备
▫ 缓冲液的配制
• IPG条重泡涨及上样 • 第一向：IEF • IPG条平衡
▫ 平衡缓冲液Ⅰ(还原) ▫ 平衡缓冲液Ⅱ(巯烷基化)
Baidu Nhomakorabea
• 第二向：SDS-PAGE • 胶条染色 • 成像及图像分析
考染和银染
双向荧光差异凝胶电泳（two-dimensional fluorescence difference gel electrophoresis,2D-DIGE）
质谱技术
• 质谱的开发历史要追溯到20世纪初J.J.Thomson创 制的抛物线质谱装置，1919年Aston制成了第一台 速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程 碑。 • 最初的质谱仪主要用来测定元素或同位素的原子 量，随着质谱技术不断发展改进，到20世纪50年 代后期，广泛地应用于无机化合物和有机化合物 的测定。 • 80年代后期，质谱技术在生命科学领域的应用， 更为质谱的发展注入了新的活力，形成了独特的 生物质谱技术。
（2）第二向SDS-PAGE（SDS-聚丙烯酰胺凝胶 电泳） 双向电泳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 垂直方向反映出它们在分子量上的差别
2D-PAGE基本原理与流程
两性电解质 pH 9 聚丙烯酰胺 样品
-
等点聚焦 (第一向)
pH 3
+
第二向 分子量
SDS-PAGE
Francis William Aston 1922 Nobel Prize for Chemistry "for his discovery, by means of his mass spectrograph, of isotopes, in a large number of nonradioactive elements, and for his enunciation of the whole-number rule"
2. 操作
（1）等电聚焦电泳(IEF) 等电聚焦电泳(IEF)是利用两性电解质载体形成一个连 续而稳定的线性pH梯度，将两性电解质加入盛有pH 梯度缓冲液的电泳槽中，当其处在低于其本身等电点 的环境中则带正电荷，向负极移动；若其处在高于其 本身等电点的环境中，则带负电向正极移动。
当泳动到其自身特有的等电点时，其净电荷为零， 泳动速度下降到零，具有不同等电点的物质最后 聚焦在各自等电点位置 ，形成一个个清晰的区带 ，分辨率极高。
Metabolome “Metabonomics”
Protein
Metabolism
“From DNA to RNA to Protein”
是认识生命本质的主要历程。
DNA mRNA Protein
转录水平调控
翻译水平调控
翻译后调控
• •
１９９4年，首次提出蛋白质组概念。 “蛋白质组（ｐｒｏｔｅｏｍｅ）一词源于 “ＰＲＯＴＥｉｎ”与“ｇｅｎｏＭＥ”的杂 合，意指由一个基因组，或一个细胞、组织表 达的所有蛋白质。
样品组织、细胞等
凝胶图像分析
双向凝胶电泳 酶解
酶解
数据库
肽混合物 质谱鉴定
非凝胶分离
串联质谱肽序 列信息
肽质量指纹 图谱
蛋白质组学 三大研究技术
蛋白质鉴定
数据库检索
蛋白质组分离 蛋白质组鉴定 生物信息学分析
蛋白质组分析的常用技术路线
蛋白质组学研究手段
蛋白质表达模式研究技术：2-D电泳 1.1975年，Patrick Ó Farrel发明了二维凝胶电泳。
第二部分
蛋白质组学鉴定技术方法学研究
• The era of ‘omics’-based science
▫ Genomics （基因组学）
▫ Post-genomic science （后基因组时代）
Functional genomics （功能基因组学）
Transcriptomics（ Proteomics
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
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
转录组学）
（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 !
3
DNA RNA
Genome “Genomics” Transcriptome “Transcriptomics” Proteome “Proteomics”
The Five Mass Spectrometry Nobel Prize Pioneers
Joseph John Thomson 1906 Nobel Prize for Physics "in recognition of the great merits of his theoretical and experimental investigations on the conduction of electricity by gases"
Wolfgang Paul 1989 Nobel Prize for Physics "for the development of the ion trap technique"
John Bennet Fenn 2002 Nobel Prize for Chemistry "for the development of soft desorption ionisation methods (ESI) for mass spectrometric analyses of biological macromolecules"
pH 梯度(pI)
双向电泳具体步骤
• 样品制备
▫ 缓冲液的配制
• IPG条重泡涨及上样 • 第一向：IEF • IPG条平衡
▫ 平衡缓冲液Ⅰ(还原) ▫ 平衡缓冲液Ⅱ(巯烷基化)
Baidu Nhomakorabea
• 第二向：SDS-PAGE • 胶条染色 • 成像及图像分析
考染和银染
双向荧光差异凝胶电泳（two-dimensional fluorescence difference gel electrophoresis,2D-DIGE）
质谱技术
• 质谱的开发历史要追溯到20世纪初J.J.Thomson创 制的抛物线质谱装置，1919年Aston制成了第一台 速度聚焦型质谱仪，成为了质谱发展史上的里程 碑。 • 最初的质谱仪主要用来测定元素或同位素的原子 量，随着质谱技术不断发展改进，到20世纪50年 代后期，广泛地应用于无机化合物和有机化合物 的测定。 • 80年代后期，质谱技术在生命科学领域的应用， 更为质谱的发展注入了新的活力，形成了独特的 生物质谱技术。
（2）第二向SDS-PAGE（SDS-聚丙烯酰胺凝胶 电泳） 双向电泳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 垂直方向反映出它们在分子量上的差别
2D-PAGE基本原理与流程
两性电解质 pH 9 聚丙烯酰胺 样品
-
等点聚焦 (第一向)
pH 3
+
第二向 分子量
SDS-PAGE
Francis William Aston 1922 Nobel Prize for Chemistry "for his discovery, by means of his mass spectrograph, of isotopes, in a large number of nonradioactive elements, and for his enunciation of the whole-number rule"
2. 操作
（1）等电聚焦电泳(IEF) 等电聚焦电泳(IEF)是利用两性电解质载体形成一个连 续而稳定的线性pH梯度，将两性电解质加入盛有pH 梯度缓冲液的电泳槽中，当其处在低于其本身等电点 的环境中则带正电荷，向负极移动；若其处在高于其 本身等电点的环境中，则带负电向正极移动。
当泳动到其自身特有的等电点时，其净电荷为零， 泳动速度下降到零，具有不同等电点的物质最后 聚焦在各自等电点位置 ，形成一个个清晰的区带 ，分辨率极高。
Metabolome “Metabonomics”
Protein
Metabolism
“From DNA to RNA to Protein”
是认识生命本质的主要历程。
DNA mRNA Protein
转录水平调控
翻译水平调控
翻译后调控
• •
１９９4年，首次提出蛋白质组概念。 “蛋白质组（ｐｒｏｔｅｏｍｅ）一词源于 “ＰＲＯＴＥｉｎ”与“ｇｅｎｏＭＥ”的杂 合，意指由一个基因组，或一个细胞、组织表 达的所有蛋白质。
样品组织、细胞等
凝胶图像分析
双向凝胶电泳 酶解
酶解
数据库
肽混合物 质谱鉴定
非凝胶分离
串联质谱肽序 列信息
肽质量指纹 图谱
蛋白质组学 三大研究技术
蛋白质鉴定
数据库检索
蛋白质组分离 蛋白质组鉴定 生物信息学分析
蛋白质组分析的常用技术路线
蛋白质组学研究手段
蛋白质表达模式研究技术：2-D电泳 1.1975年，Patrick Ó Farrel发明了二维凝胶电泳。
第二部分
蛋白质组学鉴定技术方法学研究
• The era of ‘omics’-based science
▫ Genomics （基因组学）
▫ Post-genomic science （后基因组时代）
Functional genomics （功能基因组学）
Transcriptomics（ Proteomics