蛋白质组学 (proteomics) 的相关技术及应用new

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1、蛋白质组学(proteomics)的相关技术及应用(中国疾病预防控制中心传染病预防控制所诊断室北京昌平流字五号102206)摘要当今分子生物学领域内，蛋白质组已成为研究的热点。基因组相对较稳定，而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征；蛋白质组是动态的，随内外界刺激而变化。对蛋白质组的研究可以使我们更容易接近对生命过程的认识。但同时对数千种（甚至更多）蛋白质特性的研究也提出了一个很大的技术挑战。双相凝胶电泳（2DE）、质谱技术、酵母双杂交技术以及生物信息学的发展在一定程度上解决了这一技术难题。

2、本文拟对此类技术及其在各领域的应用作一简要介绍。关键词蛋白质组学;双相凝胶电泳（2DE）;质谱;酵母双杂交技术;生物信息学;应用1概念及相关内容蛋白质组（proteome）一词是由Wilkins等于1996年提出的，用来描述一个细胞、组[1,2]织或有机体表达的所有蛋白质。蛋白质组学(proteomics)则是研究特定时间或特定条[1,2]件下这些蛋白质表达情况的科学。蛋白质组学从其研究目标方面可分为表达蛋白质组学和结构蛋白质组学。前者主要研究细胞或组织在不同条件如药物或疾病状态下蛋白质的表达和功能，这将

3、有助于识别疾病[3]特异蛋白、药物作用靶点、药物功效和毒性标记等，目前蛋白质组学的研究在这方面开展的最为广泛，其运用技术主要依赖双相凝胶电泳（Two-dimensionalgelelectrophoresis，2DE）技术以及图像分析系统,当对感兴趣的蛋白质进行分析时可能用到质谱。由于蛋白质发生修饰后其电泳特性将发生改变，这些技术可以直接测定蛋白质的[1]含量，并有助于发现蛋白质翻译后的修饰，如糖基化和磷酸化等。结构蛋白质组学的目标是识别蛋白质的结构并研究蛋白质间的相互作用。蛋白质之间的相互作用与控制细胞

4、生长、复制等的代谢和信号通路有关，蛋白质之间相互作用的改变可能引起人类疾病，因此蛋白质之间的相互作用在识别新的药物干预靶点方面有很大的潜[4]力。近年来，酵母双杂交系统是研究蛋白质相互作用时常用的方法，同时研究者也将此[5]方法不断改进。有研究者最近发现在研究蛋白质相互作用时通过纯化蛋白复合物并用质[1]谱进行识别是很有价值的。2目前蛋白质组学研究的相关技术目前蛋白质组学研究在表达蛋白质组学方面研究的最为广泛，其分析通常有三个步骤：第一步，运用2DE技术分离样品中的蛋白质；第二步，应用质谱技术或N末端测序

5、鉴定2DE分离的蛋白质；第三步，应用生物信息学技术存储、处理、比较获得的数据。现概述如下：2.12DE以及相关技术2.1.12DE原理2DE在1975年出现,是一项广泛应用于分离细胞、组织、或其他生物样品中蛋白质混合物的技术。它根据蛋白质不同的特点分两相分离蛋白质。第一相是等电聚焦(IEF)电泳，根据蛋白质等电点的不同进行分离。蛋白质是两性分子，根据其周围环境pH可以带正电荷、负电荷或静电荷为零。等电点（pI）是蛋白质所带静电荷为零时的pH，周围pH小于其pI时，蛋白质带正电荷，大于其pI时蛋白质带负电荷

6、。IEF时，蛋白质处于一个pH梯度中，在电场的作用下，蛋白质将移向其静电荷为零的点，静电荷为正的蛋白将移向负极，静电荷为负的将移向正极，直到到达其等电点，如果蛋白质在其等电点附近扩散，收稿日期：作者简介：邹清华（1975-）女（汉族），硕士研究生。电话：010-61739456E-mail:zouqinghua2002@yahoo.com.cn通讯作者:张建中E-mail:helico99@sina.com1那么它将带上电荷重新移回等电点。这就是IEF的聚焦效应，它可以在等电点附近浓集蛋白，从而分离电荷差

7、别极微的蛋白。pH梯度的形成最初是在一个细的包含两性电解质的聚丙烯酰胺凝胶管中进行。在电流的作用下，两性电解质可形成一个pH梯度。但由于两性电解质形成的pH梯度不稳定、易漂移、重复性差，80年代以后，研究人员研制了固定pH梯度的胶条（IPG）。此种胶条的形成需要一些能与丙烯酰胺单体结合的分子，每个含有一种酸性或碱性缓冲基团。制作时，将一种含有不同酸性基团的此分子溶液和一种含有不同碱性基团的此分子溶液混合，两种溶液中均含有丙烯酰胺单体和催化剂，不同分子的浓度决定pH的范围。聚合时丙烯酰胺成分与双丙烯酰胺聚合

8、形成聚丙烯酰胺凝胶。第二相是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)，根据蛋白质的分子量不同进行分离。此相是在包含SDS的聚丙烯酰胺凝胶中进行。SDS是一种阴离子去污剂，它能缠绕在多肽骨架上使蛋白质带负电，所带电荷与蛋白质的分子量成正比，在SDS聚丙烯酰胺凝胶中蛋白质分子量的对数与它在胶中移动的距离基本成线性关系。SDS-PAGE装置有水平和垂直两种形式，垂直装置可同时跑多块胶，如AmershampharmaciaBiot