01蛋白质组学概述 蛋白质化学课件 江南大学.ppt

第一章 蛋白质组学研究概述 一、蛋白质组研究的历史背景 1、 基因组计划的成就 人类基因组计划(HGP)为代表的基因组计划仅次于曼哈顿原子弹研制计划与阿波罗登月计划 生命是蛋白质的存在形式，但基因决定了蛋白质一级结构，找到基因就可预见蛋白。 2、 基因组计划的局限 （1）、真核生物基因结构复杂，基因组计划无法明确基因在染色体的精确定位、基因的内部序列结构和基因间隔序列。 （2）、基因组只表达部分基因，表达的基因类型及其表达程度受到严格的调控. （5）、mRNA的表达产生一个蛋白质前体，还要进行折叠、加工(如酶原降解、结构域拼接) 、修饰(如糖基化、磷酸化) ，才成为一个具生物活性的蛋白质。 （6）、活性蛋白质还要通过一系列的运输过程，到组织细胞内适当的位置才能发挥正常的生理作用。 蛋白质的转运演示 （ 09、03、13）） 上述这些过程中的任何一个步骤发生微细的差错即可导致机体的疾病。 （7）基因组是固定不变的,从体细胞到性细胞,从小孩到老人都是一样的.蛋白质组是变化的,同一个体从小孩到老人蛋白质组就有变化,同一个体的器官组织不同,肌肉,肝脏,脾胃它们的蛋白质组差别就很大, 基因虽是遗传信息的源头，功能性蛋白是基因功能的执行体。基因组计划不能认识各种生命活动直接的分子基础，其间必须研究生命活动的执行体：蛋白质。 3 、蛋白质研究的局限性 已往对蛋白质的研究只是针对某一种或某几种蛋白质，这样难以形成一种整体观，难以系统透彻地阐释生命活动的基本机制。 4、蛋白质研究技术方法的突破 双向电泳(2-DE)技术使其蛋白分辨达到成千上万种，因而完全可以用于组织与细胞中大规模蛋白质的分离； 激光解吸质谱，电喷雾质谱可以高效、精确地测量生物大分子的质量并测定部分序列 数据库的检索； 肽质指纹图谱与肽序列标签”等技术，实现了质谱准确、快速、自动化、大规模鉴定蛋白质的飞跃。 无论是从基因组计划的局限、还是从蛋白质研究的自身发展而言，大规模、全方位的蛋白质研究均是势在必行. 蛋白质分析技术的发展为完成蛋白质组学研究提供了技术保障。 二、蛋白质组研究的开始及蛋白质组的含义 由于基因组计划已经完成，但却无法对生命活动的执行体是蛋白质进行完全有效的控制，因此提出了后基因组计划：蛋白质组（proteome）研究是其中一个很重要的内容。 1、 蛋白质组研究的开端. 《Nature》和《Science》报道，proteome(蛋白质组)一词由Marc Wilkins首次提出. 其导师澳大利亚Macquarie大学的Keith Williams于1994年向澳政府提出一项建议：通过对某一种生物的所有蛋白质全部进行质谱筛选与序列分析，以一种不同于DNA快速测序的途径对其提供分子水平的全面分析. 1995年，悉尼大学Humphery Smith I实验室与Williams等4家实验室合作，对至今已知最小的自我复制生物(Mycoplasma genitalium，一种支原体)进行了蛋白质成分的大规模分离与鉴定，并在文献中首次公开使用“proteome”一词，同时指出该文所采用的技术体系对于大规模鉴定并分析基因对应的产物以及发现新型蛋白均具有十分重要的意义 2、蛋白质组的含义 根据Wilkins等人的定义，proteome一词源于PROTEin与genOME的杂合，意指一种基因组所表达的全套蛋白质； Swinbanks则指出proteome代表一完整生物的全套蛋白质. 与此同时， Kahn则认为proteome反映不同细胞的不同蛋白质组合. 由此可见，proteome有3种不同的含义：一个基因组、一种生物或一种细胞/组织所表达的全套蛋白质. 蛋白质组：一种基因组所表达的全套蛋白质，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。 蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为众多种疾病机理的阐明及攻克提供理论根据和解决途径。 疾病其实就是某些或某种功能蛋白发生变化的结果。 四、蛋白质组的研究内容 蛋白质组研究的宗旨是将组织或细胞所有蛋白质(至少是大部分)分离与鉴定. 大致有四个方面 1、蛋白质鉴定：可以利用一维电泳和二维电泳并结合Western等技术，利用蛋白质芯片和抗体芯片及免疫共沉淀等技术对蛋白质进行鉴定研究。 2、翻译后修饰：很多mRNA表达产生的蛋白质要经历翻译后修饰如磷酸化，糖基化，酶原激活等。翻译后修饰是蛋白质调节功能的重要方式，因此对蛋白质翻译后修饰的研究对阐明蛋白质的功能具有重要作用。 3、蛋白质功能确定 如分析酶活性和确定酶底物，细胞因子的生物分析/配基-受体结合分析。可以利用基因敲除和反义技术分析基因表达产物-蛋白质的功能。 另外对蛋白质表达出来后在细胞内的定位研究也在一定程度上有助于蛋白质功能的了