蛋白质组学质谱平台肽段可检测性性预测研究.doc

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1、本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：蛋白质组学质谱平台肽段可检测性预测研究学员姓名：王震学号：2培养类型：工程技术类专业：自动化所属学院：机电工程与自动化学院年级：2010级指导教员：谢红卫职称：教授所属单位：机电工程与自动化学院自动控制系国防科学技术大学训练部制一、课题名称、来源、选题依据（一）课题名称：蛋白质组学质谱平台肽段可检测性预测研究（二）课题来源：国家自然科学基金面上项目“肽段检测效率预测及其在定量蛋白质组学中的应用”（三）选题依据：自20世纪90年代人类基因组计划(humangenomeproject,HGP)的正式实施以来,人们对基因组序列信息的计算分析方法研究成为生

2、命科学最集中的研究内容之一;；而随着HGP于2003年被宣布完成之后,对蛋白质组的全面研究将逐渐成为二十一世纪前期的另一项重要任务。蛋白质组学(proteomics)是研究细胞或组织内所有表达的蛋白质的一门新兴学科，是继基因组学之后生命科学领域的又一重要分支。其中，质谱技术是蛋白质组学研究的支撑技术之一，可以实现大规模、高通量的蛋白质定性和定量分析。在生物质谱被大规模地应用于蛋白质组分析之初，很多研究小组就已经注意到了肽段鉴定的随机性和实验的可重复性问题。在典型的鸟枪法蛋白质鉴定策略中，肽段鉴定是蛋白质鉴定的基础。但是，由于不同肽段之间的长度，分子量，疏水性等差异，会导致肽段间酶切效率

3、和电离效率以及碎裂图谱质量的不同。这些物理化学属性的差异最终会导致不同肽段在同一质谱平台的可检测性不同。本课题主要通过考察肽段的各种物理化学性质与肽段可检测性之间的联系，并利用机器学习方法来建立特定质谱平台上肽段可检测性的预测模型。通过本毕业设计，锻炼了编程能力和数理统计能力，培养了良好的英语阅读能力和数理逻辑思维，为以后研究生阶段打下良好的软、硬件基础。二、本课题国内外研究现状及发展趋势（一）国外研究现状：1975年，双向凝胶电泳发明，测定一个有机体的基因组所表达的全部蛋白质的设想被提出，1994年Williams正式提出了这个问题；1995年7月，Wilkins首次提出“蛋白质组”

4、的名词，并发表在Electrophoresis杂志上；1996年，澳大利亚建立世界上第一个蛋白质组研究中心；1997年，第一次国际蛋白质组学大会召开；2001年2月，Nature和Science杂志在公布人类基因组序列草图的同时，分别发表了“Andnowfortheproteome”和“Proteomicsinenomeland”的述评与展望，对蛋白质组学研究发出了时代性呼唤；2001年，国际人类蛋白质组组织（HumanProteomeOrganizationHUPO）在美国成立,，提出了人类蛋白质组计划。本课题在蛋白质组学中处于基础核心地位，国外已经有许多研究小组在进行肽段可检测性预

5、测的研究。在LCQ质谱平台上，Liu等通过对酵母样品进行10次重复分析发现，实验重复6次以上，肽段鉴定结果才能达到特定实验条件下的饱和，从此，重复实验成为了研究者的一项共识;Yates实验室利用合成肽段分析了肽段二级图谱信号的变化性,并指出这种变化性会对肽段的鉴定产生很大影响;Mallick等人建立的典型酶切肽段预测模型，Fusarp等建立的高响应肽段预测模型，这些模型已经被开发成了工具，可以免费使用，为肽段可检测性预测提供了很大方便。（一）国内研究现状：1997年，国际自然科学基金委员会设立重大项目“蛋白质组学技术体系的建立”；2000年，上海生化所发表第一篇关于蛋白质组学论文，并建

6、立大型蛋白质组数据库；2001—2003年间，国家“９７３”项目“人类重大疾病的蛋白质组学研究”、国家科技攻关项目“人类重大疾病与重要生理功能相关的蛋白质组学研究”、国家“８６３”项目“蛋白质组研究技术平台的建立及其在癌症研究中的应用”和“蛋白质组技术平台的建立及其在肿瘤泛素通路研究中的应用”、以及北京市重大科技项目“肝脏及重大肝病的蛋白质组学研究”等项目相继启动。国内本课题的研究仍在跟随国际研究技术的脚步，主要是对蛋白质的定性研究。（二）发展趋势:目前，尽管不少实验室对蛋白质组学质谱平台中肽段可检测性问题进行了深入地研究，并应用到蛋白质组学研究的一些方面，但是现有的研究还存在很多不足

7、，具体表现在以下三个方面：（1）不同的实验条件和样品复杂程度都会对肽段的可检测性产生影响，因而构建一个适用性很好的预测模型仍需要大量的标准数据，即使是针对特定的质谱平台也需要进行不同条件下的重复实验来获取足够的数据。一种可能的思路是将肽段的可检测性进行分解，归结为不同实验环节的可检测性，然后将所有因素综合起来考虑即可得到总体可检测性。这样，根据质谱平台的不同，只要选择合适的组合就可以实现比较好的预测模型，而实验环节是有限数目的，可以穷举建模。（