硕士研究生蛋白质组学试题

重庆医科大学重庆医科大学 20102010 级硕士研究生级硕士研究生蛋白质组学蛋白质组学试题试题 姓名：姓名： 学号：学号： 所在大班：所在大班： 专业：专业： 得分：得分： 交卷时间：交卷时间：2010.1.102010.1.10 交卷地点：东大楼交卷地点：东大楼 810810 房间房间 交卷方式：各大班科代表收集并按学号顺序整理后上交交卷方式：各大班科代表收集并按学号顺序整理后上交 一、解释（共一、解释（共 2525 分）分） 1 1、MALDIMALDI TOFTOF MSMS（1010 分分） 2 2、亚细胞蛋白质组学（、亚细胞蛋白质组学（5 5 分）分） 3 3、免疫共沉淀（、免疫共沉淀（5 5 分）分） 4 4、激光共聚焦扫描显微技术（、激光共聚焦扫描显微技术（5 5 分）分） 二、二、 问答题（共问答题（共 7575 分）分） 1 1、简述简述 2DE2DE 的原理及该技术的特点的原理及该技术的特点（1010 分）分） 。 2 2、简述血浆、简述血浆/ /血清蛋白质组研究中需要着重注意的问题（血清蛋白质组研究中需要着重注意的问题（1111 分）分） 。 3 3、简述、简述药物蛋白质组学药物蛋白质组学定义及定义及主要研究领域主要研究领域。试举例说明其在药物。试举例说明其在药物 靶点的发现和确认中的应用（靶点的发现和确认中的应用（1212 分）分） 。 4 4、将文献将文献 ProteomeProteome AnalysisAnalysis ofof HepatocellularHepatocellular CarcinomaCarcinoma byby Two-dimensionalTwo-dimensional DifferenceDifference GelGel ElectrophoresisElectrophoresis（FuchuFuchu HeHe etet alal，MolecularMolecular & & CellularCellular ProteomicsProteomics 6:1798-1808,6:1798-1808, 20072007）中的）中的 ABSTRACTABSTRACT 翻译成中文翻译成中文（1010 分）分） 。 5 5、简述目前的蛋白质组学技术在医学研究中的优势和、简述目前的蛋白质组学技术在医学研究中的优势和不足不足（1212 分）分） 。 6 6、简述神经蛋白质组学研究标本的种类及其优缺点（、简述神经蛋白质组学研究标本的种类及其优缺点（1010 分）分） 。 7 7、简述、简述 LaserLaser capturecapture microdissectionmicrodissection (LCM)(LCM) technologytechnology 并举并举 例说明其在蛋白组学研究中的应用价值（例说明其在蛋白组学研究中的应用价值（1010 分）分） 。 MALDIMALDI TOFTOF MSMS 即基质辅助激光解析离子化/飞行时间质谱，是近年来发展起来的一种新型的软电离 生物质谱，仪器主要由两部分组成：基质 辅助激光解析电离离子源（ MALDI）和飞 行时间质量分析器（ TOF） 。MALDI 的原理是利用一定波长的激光脉冲，在极短的时 间间隔内，对含被测样品靶物的一个微小区域提供高能量，从固相直接获得离子的电离 方法。因此它是一种软电离技术，适用于混合物及生物大分子的测定，并特别适用于 对热敏感化合物或不会发化合物的离子化 。TOF 的离子分离是用非磁方式达到的， 离子在离子源中形成后被电场加速，进入真空无场漂移区，具有不同质荷比的离子因 其通过漂移区的时间不同而实现分离，先后到达检测器而产生信号。MALDI-TOF- MS 无论在理论上还是在技术上都十分简单、高效、快速、准确，并且质量测定范围大， 故为生命科学等领域提供了一种强有力的分析测试手段，并正扮演着越来越重要的作用。 亚细胞蛋白质组学亚细胞蛋白质组学 亚细胞蛋白质组学是以亚细胞结构如亚细胞区室、特定蛋白质组分、细胞器等所包含的 所有蛋白质为研究对象的一个蛋白质组学的分支学科。亚细胞结构在细胞的生命活动中都 与特定的细胞功能相联系。分离、鉴定其在不同生理状态下的蛋白质表达情况对于全面了 解细胞的功能具有重要意义。由于亚细胞蛋白质组学研究的着眼点在蛋白质组的特定成分， 而非整个蛋白质组，就有效的能够有效弥补目前蛋白质组研究方法学上的不足。即一方面 可以为我们提供更多生命活动的本质、细胞功能紊乱的分子机制等信息。另一方面多种疾 病相关的基因表达产物与某些特定的细胞器相关联，直接分析这些细胞器的蛋白质表达变 化，能够更容易、更快速地寻找到有诊断、治疗价值的信息。 二二 Two-dimensionalTwo-dimensional GelGel ElectrophoresisElectrophoresis： 即双向凝胶电泳（2-DE） ，该技术是根据蛋白质的等电点和分子量的差异，连续进行垂直方 向的两次电泳而将待测蛋白质进行分离。第一向为等电聚焦（IEF）电泳，其基本原理是利 用蛋白质分子的等电点的不同进行蛋白质的分离。第二向为十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺 凝胶电泳（SDSPAGE） ，其基本原理是利用蛋白质分子量大小的不同进行蛋白质分离， 从而把复杂蛋白质混合物在二维平面上分开。该技术是目前蛋白质组学研究中分辨率最高， 信息量最大的分离技术，是比较蛋白质组学研究中也是不可取少的手段。 药物蛋白质组学的主要研究领域有哪些？药物蛋白质组学的主要研究领域有哪些？ 答：药物蛋白质组学的主要研究领域包括： 1.药物作用靶点的蛋白质组学研究。药物蛋白质组学在蛋白质组学的基础上，通过系统 地研究药物与细胞内蛋白质的相互作用，可以发现药物的作用靶点，并为新药的设计提供 依据。 2.生物标志物的蛋白质组学研究。个体化药物治疗、药物基因组学和药物蛋白质组学都 要求根据患者个体特有的生物学特征来设计药物治疗方案，而生物标志物在这一过程中起 着重要的作用。生物标志物是可以定量测定的，与疾病发生、发展密切相关的各种细胞学， 生物学、生物化学或分子指标，可以用作评价、诊断疾病、预后评价和药物治疗有效性评 价的参数。 蛋白质组学的出现和发展，带来了双向电泳、多维色谱、蛋白芯片、生物质谱等一系列 新技术，这些技术给临床肿瘤标志物的发现带来了突破性的进步，不仅一次能测定数百个 蛋白标志物，而且大大提高了肿瘤诊断的灵敏度和特异性。又如通过药物蛋白质组学的相 关技术，能对药物、化学物质与环境毒物的毒性进行评价。 3.抗肿瘤药物多耐药机制的蛋白质组学研究。由于蛋白质组学方法能够分析药物敏感与 药物抵抗细胞中全部蛋白质变化，所以是研究多药耐药非常有用的工具。 4.药物治疗学中的蛋白质组学研究。 1）肿瘤细胞蛋白质组表达谱。由于多数临床生物标志物和药物靶点是蛋白质，所以蛋 白质组表达谱可以更加直接着眼于现在的生物学与药理学问题，并对蛋白质表达水平进行 量化，从而对药理学问题进行更多的直接解释。运用蛋白质组学技术平台，已从源自乳腺 癌、宫颈癌等肿瘤细胞株中鉴定出一批肿瘤细胞蛋白质组表达谱。 2）基于蛋白质组表达谱的抗肿瘤药物化疗敏感性预测。美国国家癌症研究所（NCI）开 展可 NCI-60 药物研究计划。NCI-60 平台是以来源于 9 种不同组织的 60 个重要的人类肿瘤 细胞株建立的肿瘤细胞平台。该平台代表了相应类型肿瘤的生物学特点，所以使用这些细 胞株进行多种分析可获得重复性好且稳定的实验结果。目前，已有利用 NCI-60 平台开展研 究工作的大量报道。有报道基于蛋白质组表达谱对化疗敏感性进行预测的结果是精确的， 研究结果可用于未接受治疗的肿瘤患者的化疗药物效应敏感性的预测。 3）个体化给药方案研究中的蛋白质组学。蛋白质组学在评价个体的遗传天性对于药物 治疗的适应性方面可以提供更多信息。如应用蛋白质组图谱分析诊断疾病状态的基础上拟 定个体化治疗方案。 4）个体化治疗中的蛋白质芯片技术。包括正相蛋白质芯片与反向蛋白质芯片，STS 蛋 白质芯片技术等。 5.中药现代化中的蛋白质组学研究。通过蛋白质组学技术，可以研究中药有效部位或有 效成分靶点，可以研究中药药理的作用机制，可以解释迈向的形成和变化机制，可以推动 濒危中药和地道药材的细胞培养工程和替代研究，可以推动中药指纹图谱合理化的研究。 六、六、 将文献将文献 ProteomeProteome AnalysisAnalysis ofof HepatocellularHepatocellular CarcinomaCarcinoma byby Two-dimensionalTwo-dimensional DifferenceDifference GelGel ElectrophoresisElectrophoresis（Fuchu He et al，MolecularMolecular & & CellularCellular ProteomicsProteomics 6:1798-1808,6:1798-1808, 20072007）中的）中的 ABSTRACTABSTRACT 翻译成中文。翻译成中文。 肝细胞癌是一种高度恶性肿瘤，乙型肝炎病毒慢性感染是其发病的主要危险诱因。为了找 出在肝细胞癌的发病过程中起致癌作用的蛋白质，我们运用荧光双向差示凝胶电泳技术来 鉴别肿瘤组织和周边非肿瘤组织样本在蛋白质表达上的差异。我们对 12 例乙型肝炎病毒感 染有关的肝细胞癌的病例进行分析后显示，在肿瘤样本中总共有 61 个位点的表达明显增加 （表达率2，P=0.01） ，另外有 158 个位点的表达减少（表达率=2，P0.01） 。在这些表 达位点中，我们对 71 种基因产物进行了鉴别。在肝细胞癌样本中，热休克蛋白 70 和热休 克蛋白 90 的表达同时上调，而与代谢相关的蛋白质表达减少。线粒体蛋白和过氧化物蛋白 的低表达表示在肝细胞癌的致癌过程中，这些特殊细胞器的功能缺陷。肝细胞癌的肿瘤组 织中，与甲基化循环有关的四种代谢酶减少，表明了肝细胞癌中 S-腺苷甲硫氨酸的减少。 两种基因产物（甘油醛-3-磷酸盐脱氢酶和亚甲胺转移酶-环化脱氨酶）在相反的突变位点的 表达显示这两种不同亚型或翻译后不同修饰的蛋白质在肝细胞癌的发病中起了不同的作用。 在 70 例肝细胞癌样本中，我们通过 western 印迹和免疫组化染色技术首次发现，肝细胞癌 肿瘤组织中过度表达的两种蛋白（HSP70/HSP90）和异种细胞核核糖核蛋白（C1/C2）可 以作为肝细胞癌筛查的潜在肿瘤标志物。概言之，我们发现了肝细胞癌肿瘤组织的蛋白质 组的改变，这将为我们明确这些蛋白质在肝细胞癌的致癌过程中的作用提供有用信息。 蛋白质组学在研究与应用上有哪些局限性？蛋白质组学在研究与应用上有哪些局限性？ 答：蛋白质组学在研究与应用上有如下局限性: 1.蛋白质组中的蛋白质数量巨大，据基因组学的研究结果显示，仅一个人体细胞在不 同时段，不同水平表达的蛋白质就有 15000 种之多，但是目前最好的分离方法也只能分离 1500 种左右的蛋白质。因此，急需建立分辨率更高的分离技术平台。 2.蛋白质组中蛋白质含量的动力学范围很宽。据已有的研究结果表示，细胞内表达的 蛋白质的动力学范围为 106 ，血浆中表达的蛋白质的动力学范围高达 1012 。蛋白质组学 的研究要求得到蛋白质组的“全部信息” ，同时又坚定 具有重要生物学功能的微量蛋白质， 而目前还没有一种生物分析化学技术能够完全满足这样的分析要求。 3.临床蛋白质组学研究对检测灵敏度也提出了很高的要求，比如对拷贝数为 101 102 的低表达蛋白质的分析，要求方法学检测灵敏度达到 10-22 mol/L 甚至更高，而目前的技术 难以满足该要求。 4.由于生命活动过程中蛋白质的表达和功能的发挥有着明显的时空依从性，因此对蛋 白质组的原位和