蛋白组学导论.pptx

蛋白质组学导论,1,什么是蛋白质组学(Whatisproteomic)？,1、Omics是源于希腊语，在牛津大辞典里面对其解释的第三条是“在细胞和分子生物学中，作为名词的词缀，表示整体的，综合性的研究所有的组成成分。”2、于是，基因组学（genomics），转录组学（transcrptomics），蛋白组学（proteomics），代谢组学（Metabolomics，Metabonomics），脂质组学（lipidomics），食品组学（Foodomics).3、蛋白质组学指用高通量的手段，定性定量的表征细胞、组织或有机体在不同的时空条件下蛋白表达状态。,2,蛋白质组学研究内涵,1、研究细胞、组织或者生物个体在某个特定条件下所有的蛋白表达情况(ExpressionProteomics，表达蛋白组学）；2、研究这些所有表达的蛋白之间的相互作用关系（InteractionProteomics，互作蛋白组学）；3、研究这些所有的蛋白的翻译后修饰变化情况（Posttranslationalproteomics，修饰蛋白组学）；4、研究这些表达的蛋白的三维结构与功能的关系，为可能的药物靶点研究提供依据（StructureProteomics）；5、寻找可靠的生物标志物（Biomarker)；,3,蛋白质表征：传统手段vs蛋白质组学分析,传统手段,质谱手段,蛋白质组学能够高通量、高灵敏、高可信度地分析复杂样本,为何要研究蛋白质组学？,4,为何要研究蛋白质组学？,蛋白质是生命活动的直接承担者，且传统的蛋白质研究方法已经不能满足后基因组时代大数据时代的研究要求。生命现象的发生往往是多因素影响的，必然涉及到多个蛋白质；多个蛋白质的参与是交织成网，或者平行发生的，或者是联级反应；在执行生命功能时蛋白质的表现是多样的、动态的、时空性的，并不像基因组那样一成不变；要对生命的复杂过程有全面的认识，必须要在整体、动态和网络的水平对蛋白质进行研究。,5,蛋白质组学的研究流程,1.Bottomup(常规成熟的蛋白组学手段),2.TopDown,从完整蛋白角度分析蛋白，不丢失任何序列和修饰信息；识别蛋白异构体，了解序列剪切和修饰调控、变化情况。,Nano-LC,6,蛋白质组学的研究流程-蛋白质抽提,7,蛋白质抽提,蛋白质组学的研究流程,8,酶解示意图,蛋白酶的选择,最为常用的蛋白酶:Trypsin（胰蛋白酶）特异的切断C端为Arg,Lys的肽键（若Arg,Lys紧跟Proline后面,酶切效率降低）生成的肽段平均长度为9个氨基酸胰酶酶解生成的肽段至少为2+价，易于离子化,其他酶：,蛋白质组学的研究流程-蛋白质酶解,9,蛋白质水平预分级,1.SDS-PAGE胶分离,2.液相分离,分子筛、阴/阳离子交换色谱、亲和色谱等等,蛋白质组学的研究流程-复杂蛋白质组分预分离,10,多肽水平预分级,为了实现对肽段的预分级,色谱方法间必须存在正交性,蛋白质组学的研究流程-复杂蛋白质组分预分离,11,ElectrosprayIonization(ESI)(ESI),蛋白质组学的研究流程-质谱前端,Matrix-AssistedLaser-DesorptionIonization(MALDI),不能与Nano-LC联用适合成分简单样本的样本分析,常与Nano-LC联用适合成分复杂，带电物质的样本分析,12,质谱同时扫描批量的多肽分子，形成一张fullscan图谱，记录某一时间点时所有质谱采集到的物质信号。,蛋白质组学的研究流程-质谱一级扫描,13,HCD/CID,蛋白质组学的研究流程-多肽碎裂及数据依赖性二级扫描,数据依赖性采集模式：1.IntensityBased2.ChargeBased3.,14,蛋白质组学的研究流程-数据分析,定性蛋白质组学与定量蛋白质组学,15,定性蛋白质组通过质谱对目标分析物进行属性鉴定,17种成人组织，7种胎儿组织，6种人造血细胞共鉴定17294非冗余蛋白，覆盖84%人类基因人类蛋白质组实现接近完全覆盖,方法：Databasesearch/Denove测序,经典案例,16,定性蛋白质组,最常规，最普遍的蛋白质鉴定方法.,数据库搜索,17,Denovo测序,定性蛋白质组,18,定量蛋白质组研究组织或者生物个体蛋白的量，表征在不同条件下细胞的蛋白差异表达。,19,相对定量-同位素标记定量,1.代谢标记定量：SILAC（哺乳动物）,15N（植物，微生物）,18O等，基于一级质谱的定量.,2.化学试剂定量：iTRAQ，TMT；基于二级质谱强度的定量方法,20,相对定量-非标记定量,所谓非标记定量，就是不进行任何修饰而通过对独立样本间进行标记定量,LabelFree:基于母离子XIC的定量方法。,SWATH/DIA：基于碎片子离子XIC的定量方法,排除了共洗脱多肽的干扰；多个离子对进行加权平均，定量更精准;消耗机时，重复性差,非标记无需特殊前处理，简单；但是需要重复（至少三次），耗机时，准确性也稍差。,21,绝对定量,同位素标准多肽,同位素标准多肽,22,蛋白质组学研究总述,