蛋白质组学的相关研究技术

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1、蛋白质组学的相关研究技术摘要：蛋白质组学是以生物体的全部或部分蛋白为研究对象，研究它们在生命活动过程中的作用、功能。蛋白质组学较之前的基因组学对于生命现象的解释更直接、更准确，近年得到了快速发展。本文就蛋白质组学的相关研究技术进行了综述。关键词：蛋白质组学;技术；相互作用21世纪的生命科学研究是一个以“组学”为基本研究单位的高通量研究时代。因为蛋白质是生物体行使其功能的基本单位，而蛋白质组学是在蛋白质的整体水平上对生物体进行研究，因此蛋白质组学的研究可能更好地帮助人们了解生命的本质，各器官的分子结构、功能及其行使该功能的机

2、制等，也因此该理论及其技术受到各国学者的高度重视并得到了蓬勃的发展。2001年的Science杂志已把蛋白质组学列为六大研究热点之一，蛋白质组学研究已成为21世纪生命科学的重要战略前沿。一、蛋白质组学的概念和意义蛋白质组学(proteomics)是指以基因组编码的所有蛋白质为研究对象，从细胞水平及整体水平上研究蛋白质的组成及其变化规律，从而深入认识有机体的各种生理和病理。与传统蛋白质研究比较蛋白质组学研究体现了全面性、整体性、高通量、大规模的特点。蛋白质组学集中于动态描述基因调节，对基因表达的蛋白质水平进行定量的测定，鉴定

3、疾病、药物对生命过程的影响以及解释基因表达调控的机制。二、蛋白质组学的研究内容蛋白质组学研究的内容主要有结构蛋白质组学和功能蛋白质组学两方面。结构蛋白质组学主要是研究蛋白质表达模式，功能蛋白质组学主要是研究蛋白质功能模式目前的研究主要集中在蛋白质组相互作用网络关系上。目前蛋白质组学又出现了新的研究趋势：（1）亚细胞蛋白质组学分离、鉴定不同生理状态下亚细胞蛋白质的表达这对全面了解细胞功能有重要意义；（2）定量蛋白质组学精确的定量分析和鉴定一个基因组表达的所有蛋白质已成为当前研究的热点；（3）磷酸化蛋白质组学蛋白质磷酸化和去磷

4、酸化调节几乎所有的生命活动过程。蛋白质组学的方法可以从整体上观察细胞或组织中蛋白质磷酸化的状态及其变化；（4）糖基化蛋白质组学可用于确定糖蛋白特异性结合位点中多糖所处的不同位置。近来在蛋白质组学背景下进行的糖生物学研究已取得了可喜的进展；（5）相互作用蛋白质组学通过各种先进技术研究蛋白质之间的相互作用绘制某个体系蛋白质作用的图谱。三、蛋白质组学研究技术蛋白质组的研究实质上是在细胞水平上对蛋白质进行大规模的平行分离和分析，往往要同时处理成千上万种蛋白质。因此发展高通量、高灵敏度、高准确性的研究技术平台是现在乃至相当一段时间内

5、蛋白质组学研究中的主要任务。当前在国际蛋白质组研究技术平台的技术基础和发展趋势有以下几个方面：1.蛋白质组研究中的样品制备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采用各种方法将细胞或组织中的全体蛋白质分成几部分分别进行蛋白质组研究。样品预分级的主要方法包括根据蛋白质溶解性和蛋白质在细胞中不同的细胞器定位进行分级，如专门分离出细胞核、线粒体或高尔基体等细胞器的蛋白质成分。样品预分级不仅可以提高低丰度蛋白质的上样量和检测还可以针对某一细胞器的蛋白质组进行研究。上世纪末在组织水平上的蛋白质组样

6、品制备方面也有新的进展如采用激光捕获微解剖(LaserCaptureMicrodissection,LCM)方法分离癌变上皮类细胞。2.蛋白质组研究中的分离技术2.1双向聚丙烯酰胺凝胶电泳双向凝胶电泳是基于第一向蛋白质的等电点不同用等电聚焦分离,第二向则按分子量的不同用SDS-PAGE分离,把复杂蛋白质混合物中的蛋白质在二维平面上分开。近年来,经过多方面改进双向凝胶电泳已成为研究蛋白质组的核心方法。利用双向点脉技术来分离某一蛋白质组所有蛋白的两个关键参数是其分辨率和可重复性。在目前情况下,双向凝胶电泳的一块凝胶板(16cm

7、x20cm)可分离出3000~4000个,甚至上万个可检测的蛋白斑点,这与10万个基因可表达的蛋白数目相比还是太少了。20世纪80年代开始采用固定化pH梯度胶,克服了载体两性电解质阴极漂移等许多缺点而得以建立非常稳定且可随意精确设定的pH梯度。据此可建立很窄pH范围的凝胶电泳,对特别感兴趣的蛋白斑点做第二轮分析,从而大大提高了分辨率,这是双向凝胶电泳技术上的一个非常重要的突破。目前双向凝胶电泳技术仍面临着挑战,如何提高双向凝胶电泳的分离容量、灵敏度和分辨率以及对蛋白质差异表达的准确检测是目前双向凝胶电泳技术发展的关键问题。

8、国外的主要趋势有第一维电泳采用窄pH梯度胶分离以及开发与双向凝胶电泳相结合的高灵敏度蛋白质染色技术如新型的荧光染色技术。2.1.1凝胶内差示电泳最近发展了利用荧光染料标记的双向电泳技术即凝胶内差示电泳(differentialin-gelelectro-phoresis,DIGE)。DIGE技术可以全面