《蛋白质组学技术》PPT课件.ppt

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1、蛋白质组学技术李明临床生物化学教研室一、前言人类基因组序列图谱初稿的公布，在揭示基因组的精细结构的同时，也凸现出基因数量有限性和基因结构的相对稳定性，这与生命现象的复杂性和多变性之间存在着巨大反差。这种反差促使人们认识到：基因只是遗传信息的载体。要研究生命现象，阐释生命活动的规律，只了解基因组的结构是远远不够的，这也使得人们对于生命活动的直接执行者——蛋白质的重要性有了更深刻的理解，因此，对蛋白质的数量、结构、性质、相互关系和生物学功能进行全面和深入的研究，成为生命科学研究的追切需要和重要任务。一个以“蛋白质组”（proteome）为研究重点的生命科学新时

2、代已悄然到来。二、蛋白质组学的概念及其发展史随着后基因组时代的到来，蛋白质组研究越来越受到国内外科学工作者的密切关注，并以其特有的思维方法和技术手段在解决生物学重大问题上开始显示出强大威力。可以相信，随着蛋白质组研究的不断深入，它在揭示生长、发育、凋亡、分化、信号传导和代谢调控等生命活动的规律上将会有新突破，对探讨重大疾病的发生机制、疾病的诊断防治和新药开发将提供重要的理论基础。（一）蛋白质组学的概念“蛋白质组”一词的英文是PROTEOME，它由PROTEins和genOME两个词组合而成，意思是proteinsexpressedbyagenome，即基因

3、组表达的蛋白质。广义上讲，蛋白质组（proteome）是指“一个细胞或一个组织基因组所表达的全部蛋白质”。它是对应于一个基因组的所有蛋白质构成的整体，而不是局限于一个或几个蛋白质。由于同一基因组在不同细胞、不同组织中的表达情况各不相同，即使是同一细胞，在不同的发育阶段、不同的生理条件甚至不同的环境影响下，其蛋白质的存在状态也不尽相同。因此，蛋白质组是一个在空间和时间上动态变化着的整体。蛋白质组学（proteomics）是指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴学科，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间

4、的相互作用与联系，提示蛋白质功能与细胞生命活动规律。要对“全部蛋白质”进行研究是非常困难的，“功能蛋白组学（functionalproteomics）”的提出解决了这一难题，其研究对象是功能蛋白质组，即细胞在一定阶段或与某一生理现象相关的所有蛋白质，它是介于对个别蛋白质的传统蛋白质化学研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质组学研究之间的层次，并把目标定位在蛋白质群体上，这一群体可大可小，从局部入手研究蛋白质组的各个功能亚群体，以便将来把多个亚群体组合起来，逐步描绘出接近于生命细胞的“全部蛋白质”的蛋白质组图谱。功能蛋白质组学的研究为实际运作带来方便，人们可利

5、用现有的技术手段来研究蛋白质组这一极限群体中的各蛋白质功能亚群，从理论和技术上使以“全部蛋白质”为研究对象的蛋白质组学这一抽象概念具体化，使研究者们更易于从时、空、量效方面动态、整体、深入地研究生理状态下同一组织细胞在不同发育阶段或同一组织细胞在不同个体间或同一基因组在不同组织细胞间，以及病理情况下同一疾病的不同发展阶段的蛋白质表达模式和功能模式的变化，揭示一些重要的生命现象和一些重大疾病的发生发展规律。狭义上讲，蛋白质组是指不同条件下细胞内蛋白质的变化，比如正常细胞和异常细胞之间，细胞用药和不用药之间的蛋白质表达谱的差别，这在疾病研究和药物筛选上很有意义

6、，是目前蛋白质组学在应用研究方面最具前景的领域。当然，随着蛋白质组研究的不断发展，蛋白质组学的概念也将不断发展和深化。（二）蛋白质组学的产生与发展20世纪中期以来，随着DNA双螺旋结构的提出和蛋白质空间结构的X射线解析，开始了分子生物学时代，对遗传信息载体DNA和生命功能的主要体现者蛋白质的研究，成为生命科学研究的主要内容。20世纪90年代初期，美国生物学家提出并实施了人类基因组计划，经过各国科学家多年的努力，人类基因组计划取得了巨大成绩，一些低等生物的DNA序列已被阐明，人类DNA序列的框架图已经测定，迄今已测定的表达序列标签（EST）几乎覆盖了人类所有

7、基因。在这样的形势下，生命科学已进入了后基因组时代。在后基因组时代，生物学研究的重点已从揭示生物所有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能的研究。这种转向的第一个标志就是产生了一门称为功能基因组学的新学科。功能基因组学的主要任务是解析和综合大量的遗传信息，阐明基因遗传信息与人类生命活动之间的联系。基因的功能是通过其产物mRNA和蛋白质来体现的。近年来利用基因表达连续分析（SAGE）、微阵列（microarray）和DNA芯片（chip）等新技术研究mRNA水平上的基因活动规律取得了较大进展。但mRNA水平的基因表达状况并不能完全代表蛋白质水平的状况，mRNA

8、与蛋白质间的相关系数仅为0.4-0.5，蛋白质才是生命功能的主要执