蛋白质组学基讲义本原理

五、蛋白质组学的工具
四种重要工具的发展和结合使用给我们提供了灵敏 性和专一性较高的识别和鉴定蛋白质的方法。
1）数据库：蛋白质、EST（expressed sequence tags)、和基因组序列数据库共同提供了 生物表达全部蛋白质的完整数据库目录。 2）质谱（MS）：目前认为MS是肽序列分析中的 最新技术。MS数据为蛋白质鉴定提供了最有力和 最精确的方法。
The identification of ESTs has proceeded rapidly, with approximately 52 million ESTs now available in public databases (e.g. GenBank 5/2008, all species)
六、蛋白质组学的应用范围
根据目前的实践，蛋白质组学包括三项主要应用：
1）蛋白质表达谱： 蛋白质表达谱是鉴定生物或细胞 特定状态下蛋白质的表达或药物、化学或物理刺激 下蛋白质的表达，获得蛋白质组图、蛋白质组成成 分鉴定、新型蛋白质发掘、蛋白质差异显示。
2）蛋白质修饰谱：蛋白质修饰谱是鉴定蛋白质在何 处、怎样被修饰的。许多蛋白质翻译后的修饰控制 着蛋白质的靶向、结构、功能和转换。此外，许多 环境化学因素、药物、和内源化学因素可产生修饰 蛋白质的活性亲电体。
三、蛋白质组学研究的内容
① 结构蛋白质组学： 主要研究蛋白质的氨基酸序列、三维结构的解析、 种类分析、数量确定等；蛋白质结构测定主要是 应用X-光衍射技术，蛋白质种类和数量测定主要是 应用双向电泳，蛋白质鉴定的手段是质谱法；
② 功能蛋白质组学： 研究蛋白质的功能， 确定蛋白质在亚细胞结构中的定位， 蛋白质-蛋白质的相互作用等。 蛋白质组学比较注重研究蛋白质类型与数量在 不同种类、不同时间和条件下的动态本质。
蛋白质组学基本原理
第一章 绪论
15 February 2001
一、蛋白质组研究的开端及蛋白质组含义
--2001年，人类基因组序列草图的完成，宣告了 “后基因组时代”的到来，其主体是功能基因组学 （functional genomics),而蛋白质是基因功能的执行体； 2. 人类基因组计划的完成并不表明人类基因组的所有基因 及间隔序列已完全确定； 3. 基因组计划即使已确定某生物基因组内的全部基因， 也不能确定哪些基因在何时、何地、以何种程度表达； 4. 生物的基因组只表达部分基因(30~80%)，表达的基因 类型及其表达程度随生物生存环境及内在状态的变化 而表现极大的差别；
1. 各种mRNA不同的稳定性和不同的翻译效率 2. 能够影响新蛋白质的产生；
2. 蛋白质形成后在稳定性和转换速度上有很大不同， 许多参与信号转导、转录因子调节和细胞周期控制 的蛋白质迅速转换，这是其活性调节的一种方式；
3. mRNA水平没有告诉我们相应蛋白质的调节状态， 蛋白质的活性和功能常有一些内源翻译后的改变， 也会因环境因素而改变。
四、蛋白质组学对分析的挑战
用DNA微阵列和相关方法Fra Baidu bibliotek析基因表达依赖于两个 重要工具：PCR和寡核苷酸与互补序列的杂交。但 是没有类似的工具用于蛋白质分析。
1）没有PCR等价物。目前不可能有多肽分子以类 似于核苷酸通过PCR复制的方式复制。
第二，蛋白质不能专一地与互补氨基酸序列杂交。
第三，细胞中每一个蛋白质产物并不一定只有一种 分子实体。 因此，蛋白质组的分析需要一套不同于基因表达分析 的工具，能够对修饰和非修饰的蛋白质进行检测和 定量分析。
3）对数据库中特定蛋白质序列与MS数据进行比对 的各种软件。
4）蛋白质的分析分离技术，2D-SDS-PAGE是最广 泛用于蛋白质组学的技术，蛋白质分辨率达到成千 上万种，完全可以用于组织与细胞中的大规模蛋白 质分离。
EST (Expressed Sequence Tag)表达序列标签
EST(expressedsequencetags)是cDNA克隆的末端序列,平 均长度为300～500bp,称为表达序列标签,通常是从已有的 cDNA文库中随机取出几百到几千个克隆一次测序产生,一般 使用载体多克隆位点互补序列作为通用引物。一个EST代表 生物体某种组织在某一时期的一个表达基因 。采用生物信息 学方法延伸表达序列标签（ESTs）序列，获得基因部分乃至 全长cDNAycg，将为基因克隆和表达分析提供空前的动力， 并为生物信息学功能的充分发挥提供广阔的空间。
5. 基因虽是遗传信息的源头,而蛋白质是基因功能的执行体； 6. 以往的蛋白质研究只是针对生命活动中某一种或某几种
蛋白质，难以系统透彻地阐释生命活动的基本机制；
因此， 无论是从基因组计划的局限、还是蛋白质研究的 自身发展而言，大规模、全方位的蛋白质研究均是 势在必行。
蛋白质组及蛋白质组学的含义
Proteome : Protein +Genome （蛋白质组） Genome: 一个细胞或一个生物体包含的所有遗传信息； Proteome：一种细胞/组织/生物体某个时间段所包含的
3）蛋白质网络谱： 蛋白质网络谱是在生物系统中测 定蛋白质之间相互作用的蛋白质组学方法。这些相 互作用决定蛋白质功能网络。
获 得： 阐释重要生命活动的分子机制，包括细胞周期、细胞 分化与发育、细胞凋亡、肿瘤发生与发展、环境反应与 调节，物种进化等。 医药靶分子寻找与分析，包括新型药物靶分子、 肿瘤恶性标志、人体病理介导分子、病原菌毒性成分 等。每种疾病与~10个基因相关；每个基因又与 3~10个蛋白质相关；人类主要的100~150种疾病，则 应该有3000~15000种蛋白质具有成为药靶的可能性。
所有蛋白质的存在形式及其活动方式。
Proteomics（蛋白质组学）： 研究蛋白质组的科学， 阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式, 其内容包括蛋白质的定性鉴定、定量检测、细胞 内定位、相互作用研究等,最终揭示蛋白质功能 网络。
二、研究mRNA作为基因产物
基因微阵列（microarray)提供了细胞中大量或 全部基因表达的快速检测手段，然而从mRNA 水平不一定能预测细胞中相应蛋白质的水平。 因为：