蛋白质组学技术在各研究领域中的应用和思路.pdf

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1、蛋白质组学技术在各研究领域中的应用和思路刘钟慧1186141052@qq.com目录CONTENTS蛋白质组学研究方法生物医学与蛋白质组学农林领域与蛋白质组学环境科学与蛋白质组学1蛋白质组学研究方法CHAPTER组学技术示意图（信息从基因组-转录组-蛋白组-代谢组的传递）UPLC–MSEapplicationindiseasebiomarkerdiscovery:Thediscoveriesinproteomicstometabolomics（2014）*同一基因组，在不同细胞/组织中表达的蛋白质谱不同(如：曾经我们以为，生命的复杂程度与基因脑、肝、心和肾之间)数

2、目成正比；*同一细胞/组织，在不同时间/不同环境条件下表达额蛋白谱也不同（如：胎儿与成人）人类与简单生物的巨大差别，来自蛋白*即蛋白质组是空间和时间上动态变化着的整体，一个基因质之间相互作用的数量组对应多个蛋白质组人类蛋白质组全谱绘制完成2014年，人类蛋白质组全谱绘制完成，2篇文章发表在nature2016年，第3篇文章发表在nature，对蛋白定位进行了补充1.17种成人组织，7种胎儿组织，6种人造血细胞；2.共鉴定17294非冗余蛋白，覆盖84%人类基因；3.人类蛋白质组实现接近完全覆盖；蛋白质组学研究现状中国人类蛋白质组计划（CNHPP）2014年6月全面

3、启动实施，主要目标是以我国重大疾病的防治需求为牵引，发展蛋白质组研究相关设备及关键技术，绘制人类蛋白质组生理和病理精细图谱、构建人类蛋白质组“百科全书”，全景式揭示生命奥秘，为提高重大疾病防诊治水平提供有效手段，为我国生物医药产业发展提供原动力。数据库：NCBI-Pubmed；时间：2016年7月4日约4万篇文献，以human为研究对象的占一半以上蛋白质组学概念和技术特点蛋白质组（proteome）：由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Willianms在1994年首次提出，指组织或细胞中所有蛋白质的集合蛋白质组学（Proteomics）：是指在大规

4、模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于生理、病理等过程的整体而全面的认识。Bottom-upandTop-down•在蛋白质的水平上进行的蛋白质组学研究top-down1.理想的蛋白质组学研究模式，当前技术攻关的热点2.技术上存在困难，近期难以实现通量化•在多肽的水平上进行的蛋白质组学研究bottom-up1.技术相对成熟，是当前蛋白质组学研究的主流2.信息不全Bottom-up蛋白质谱鉴定原理蛋白质组学数据库提取样本中的蛋白ASDFJQWEER/YYYTYETFDA将蛋白酶解成多肽SFISO

5、K/SFADFPPPDMK/A产生理论多肽EOMIGNDFKAJASDR/UPJQA将计算机模拟的理论质谱图和采集到的质谱数据比对，获得多肽鉴定结果，进而推测出蛋白鉴定结果SDS-PAGE,IEFGel-based双向电泳2DE分离SCX,RP,SECHPLC分级Liquid-based2D-HPLCFFE蛋白质LC-ESI-MS-MSMALDI-TOF-MSMS鉴定ESI-MSMALDI-TOF-TOFMS-MSMALDI-Q-TOFLC-ESI-MS-MS传统方式：基于SDS-PAGE和双向电泳分离的质谱鉴定技术基于2D-PAGE的经典定量分析方法。1、样品准

6、备和定量：抽提对照组和各种不同实验组的蛋白质。2、蛋白质分离：蛋白质经过2D-PAGE分离后染色（银染、考染等）。3、蛋白质的定性与定量分析：通过与对照组相ImageMaster7.0分析出实验组中差异点，质谱鉴定差异点蛋白质,同时应用软件分析出其表达量的变化。基于HPLC分离的LC-MS技术已逐渐取代基于SDS-PAGE，2-DE分类的技术1.对于蛋白的分离受到丰度、等电点、分子量和疏水性等的限制；低丰度蛋白，极大分子量和极小分子量，极碱和疏水性蛋白质，都难以进行有效分离2.操作费时费力，难以实现和质谱的直接联用，不易自动化1.需要好的色谱重现性，ESI喷雾不连

7、续性Label-free定量和污染物均影响鉴定效果2.多次重复间归一化与校正非常重要！复杂的蛋白样品首先经过酶解形成肽段，再经过广泛分级，由自动化的串联质谱鉴定。这种方法可以分析全细胞裂解样品和组织抽提物，也可以分析亚细胞分级组分、分离的细胞器等其他亚蛋白质组。Label-free实验流程：1、样本提取蛋白2、胰蛋白酶消化蛋白3、LC-MS/MS质谱检测及分析优点：信息量大，样本量低，检测低丰度蛋白更多，相对定量iTRAQ相对定量简介：iTRAQ试剂是可与氨基酸末端氨基及赖氨酸侧链氨基连接的胺标记同重元素。在质谱图中，任何一种iTRAQ试剂标记不同样本中的同一蛋

8、白质表现为