蛋白质和蛋白质组学

蛋白质组 (proteome)： 由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质。 蛋白质组学 (proteomics)： 是研究蛋白质组或应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科。蛋白质和蛋白质组学v 人类基因组计划的完成 3-4万个基因， 30亿对碱基v 基因组是唯一的，但蛋白表达是变化的v 后基因组 蛋白质组的研究是 21世纪生命科学的主要任务（ Wilkins MR et al 1997)v 1994年 Williams提出测定有机体的基因组所表达的全部蛋白v 1995年 Wilkins正式提出 Proteome一词由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，而研究蛋白质组功能为蛋白质组学（Proteomics）蛋白质组及蛋白质组概念的提出蛋白质组及蛋白质组概念的提出(一一 ) 基因组与蛋白质组比较基因组与蛋白质组比较基因组 转录组 蛋白组 The study of proteins expressed by genomes Completion of the sequencing of the 1st draft of human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identifiedExpression proteomics(表达蛋白组学 )The study of global changes in protein expressionProteomicsCell-map proteomics（ 细胞图谱蛋白组学）The systematic study of protein-protein interactions through the isolation of protein complexes(二二 ) 蛋白质组研究的主要方法蛋白质组研究的主要方法v双相电泳技术 （ two dimensional electrophoresis gel 2D）v“双向 ”高效柱析法 : 分子筛柱层析 反向柱层析v质谱分析 ( MS): 辅助激光解析 /离子化 (matrix- assisted laser disorption / ionization) ; 电喷雾离子化（ electrospray ionization ESI）v生物信息学蛋白组研究的三个主要步骤 ：Separation of individual proteins by 2-D polyacrylamide gel electrophoresis (2-D PAGE)Identification by mass spectrometry or N- terminal sequencing of individual proteins recovered from the gelStorage, manipulation, and comparison of the data using bioinformaticsSamplePrep2-DGELSMASS SPECMALDI-TOFSpotCutterProteinDigestMALDI SpottingSampleSWISS-PROT/TrEMBLESIMS/MSImagingD/BASEPepSeq蛋白组学研究过程SWISS PROT/TrEMBLMicroMassABIBruker样品样品制备 2维电泳 纯化和点样 质谱测序数据库分析成像双双向向电电泳泳技技术术u1975年， OFarrell et al 发明了双向电泳技术。u 能检测到 3000-4000种总蛋白，最大可达到一万种u一个细胞有 5000-6000种不同蛋白，人体有 250种细胞，每 个细胞表达 300-400种自身特有蛋白质谱分析质谱分析 (MS):v分类： 辅助激光解析 /离子化 &电喷雾离子化v原理： 样本分子离子化后 ,根据不同离子间质荷比 (m/e )差异 ,分离样本 ,确定分子量介质辅助的激光解吸 /离子化生物信息学生物信息学在基因组学 /蛋白质组学的研究中起重要作用。包括数据的输入、储存、加工、索取以及数据库之间的联系。数据处理需要设计各种特殊软件，对数据进行综合分析，不同的数据库之间要有高效自动的应答。数据库要有严密管理。蛋白质组比基因组具有更大的复杂性。基因组学 /蛋白质组学的发展促使生物信息学迅速发展。例如用生物信息学对质谱得到的肽指纹图谱 （ peptide-mass fingerprinting） 分析出了一个新的在进化过程中保守的模序 （ motif） ， 它对蛋白质的结构和功能具有重要意义。用分子建模 （ molecular modelling）一、亚细胞水平的遗传物质 染色质1、 DNA的分子结构和特征的分子结构和特征2、染色质的分子组成和结构、染色质的分子组成和结构3、染色质的结构与基因表达、染色质的结构与基因表达二、基因、基因表达调控1、