蛋白质组学试题整理 - 副本.doc

蛋白质组学相关试题及答案1 Proteome(蛋白质组)：由一个细胞或者组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，称为蛋白质组。Proteomics(蛋白质组学)：指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴学科，即研究细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分类和鉴定。更重要的是蛋白质组学的研究要分析蛋白质间相互作用和蛋白质的功能.2. Mass Spectrometer（质谱仪）：质谱仪是一个用来测量单个分子质量的仪器，但实际上质谱仪提供的是分子的质量与电荷比（m/z or m/e）。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。3. Proteome sample holographic preparation（蛋白组样品的全息制备）：（1）keep protein information（2）adapted to separation and identification methods（3）different samples,different extraction.蛋白质样品制备是蛋白质组研究的第一步，也是最关键的一步。因为这一步会影响蛋白质产量、生物学活性、结构完整性。因此要用最小的力量使细胞达到最大破坏程度同时保持蛋白质的完整性。原则是，保持蛋白质的所有信息；选择合适的分离和鉴定方法；对于不同的样品要用不同的提取方法。4.Post translational modification(蛋白质翻译后修饰)肽链合成的结束，并不一定意味着具有正常生理功能的蛋白质分子已经生成。已知很多蛋白质在肽链合成后还需经过一定的加工（processing）或修饰，由几条肽链构成的蛋白质和带有辅基的蛋白质，其各个亚单位必须互相聚合才能成为完整的蛋白质分子。5.De novo sequencing(从头测序)unknow peptide从头测序为蛋白质组研究提供了一种不用借助于任何蛋白质序列数据库信息，直接解读串联质谱数据的方法。其基本算法主要由4个部分组成：质谱图的构建、离子类型的确定、测序算法以及打分算法。6.Tandem mass spectrometry(串联质谱)串联质谱法是指用质谱作质量分离的质谱方法。它还有几种名称，如质谱-质谱法、多级质谱法、二维质谱法和序贯质谱法。作用：1、诱导第一级质谱产生的分子离子裂解，有利于研究子离子和母离子的关系，进而给出该分子离子的结构信息。2、从干扰严重的质谱中抽取有用数据，大大提高质谱检测的选择性，从而能够测定混合物中的痕量物质。 s7.Peptide mass fingerprint(肽指纹谱)peptide molecular weight肽指纹图谱，PMF，peptide mapping fingerprint,蛋白酶解后产生多个肽片断，然后利用质谱（通常用MALDITOF）测量这些肽段的分子量，然后上网进行蛋白谱库搜索，以确认此蛋白是何种蛋白，此为PMF。这些肽段就像蛋白的指纹一样，有了这些肽段，就可以确认蛋白了。8. Collision-induced dissociation(CID)(碰撞诱导解离)：离子经过电喷雾源在进入质量检测器前，施加一定的电压，使离子的运动速度大大提高，当离子与中性分子撞击时，发生如下反应：A+N(A+)*B+C+D+9.Peptide sequence tag 肽序列标签：将蛋白质进行酶切降解 做电喷雾质谱产生包括多电荷峰在内的肽质量指纹谱，选择有一定丰度的双电荷峰经气体碰撞活化池碰撞后产生碎片，其中包含着结构信息，由这些信息可以推出蛋白质的某一肽段的部分氨基酸序列测定出的部分氨基酸序列和其序列两段的质量称为肽序列标签。10. Post-source decay(源后衰变)：发生在离子源后的第一个无场区域，时间跨度为微秒；由于发生在无场区域，所以产生的不同片段离子和母离子保持同样速度，用离子镜反射，将片段离子和母离子分离，按质量大小排列可形成离子谱，称为PSD谱11. Phage display technology（噬菌体展示技术）：To allow the presentation of large peptideand protein libraries on the surface of filamentous phage,which leads to the selection of peptides and proteins。噬菌体展示技术是一种基因表达产物和亲和选择相结合的技术，他以改构的噬菌体为载体，把待选基因片段定向插入噬菌体外壳蛋白质基因区，使外源多肽或蛋白质表达并展示于噬菌体表面，进而通过亲和富集法表达有特异肽或蛋白质的噬菌体12.Neutral loss scan 中性丢失扫描：中性丢失扫描是三重四极杆串联质谱仪所独有的数据采集方式之一,它的主要工作原理是一级质谱(MS1)和二级质谱(MS2)同时扫描,而MS2与MS1始终保持质量差m,最终的图谱将显示那些来自一级谱图中通过裂解丢失中性碎片(m)的离子。13. Structural biology（结构生物学）：is a branch of molecular biology, biochemistry, and biophysics concerned with the molecular structure of biological macromolecules, especially proteins and nucleic acids, how they acquire the structures they have, and how alterations in their structures affect their function. 以生物大分子的特定空间结构及结构的特定运动与其生物学功能的关系为基础，阐明生命现象的学科。研究特殊分子的性质以及分子间的相互作用，如膜蛋白的拓扑学、蛋白质的二级结构中残基的接近和移动以及蛋白质的三级折叠等。14. Protein-protein interaction（蛋白质互作）：（1）Proteins might interact for a long time to form part of a protein complex（2）a protein may be carrying another protein （3）a protein may interact briefly with another protein just to modify it 蛋白质之间的相互作用。蛋白质之间的相互作用是蛋白质发挥调节作用的重要方式。15. Yeast Two-Hybrid Assays（酵母双杂交分析）：a molecular biology technique used to discover protein-protein interactions by testing for physical interactions (such as binding) between two proteins 酵母双杂交系统利用杂交基因通过激活报道基因的表达探测蛋白蛋白的相互作用。主要有二类载体: a 含DNA -binding domain的载体; b 含DNA-activating domain的载体。上述二类载体在构建融合基因时， 测试蛋白基因与结构域基因必须在阅读框内融合。融合基因在报告株中表达， 其表达产物只有定位于核内才能驱动报告基因的转录。16. Matrix-assisted laser desorption/ionization基质辅助激光解吸电离技术 (MALDI) 是以激光脉冲照射在固定于平面电极上的蛋白质分子，经平行电场加速，再由质谱仪进行分析。以波长337nm的氮气激光脉冲击打固定于基质上的蛋白质分子，使得蛋白质从基质上游离并带上微弱的正电荷。此时再经由高能平行电场加速提高核质比，进入质谱仪进行分析，此方式能分析带电量低的分子，以及含有许多不同种类分子的混合物17. Subproteomics:亚蛋白质组学Proteins located in subcellular structure亚细胞结构, such as membrane proteome 18. ICAT: Isotope-Coded Affinity Tags Determine differences in protein expression by measuring relative TOF MS intensities of light vs. heavy MS/MS and sequence tag searching同位素标记的亲和标签（ICATs）是一种免费方法凝胶定量蛋白质组学上依赖化学标记试剂。12这些化学探针元素一般包括三个：一组定义能够反应标签的氨基酸侧链（例如，碘乙酰胺修改半胱氨酸残基），一同位素编码的连接器和一个标签（例如，生物素肽）的蛋白质/亲和隔离标记。对于两个蛋白质组定量比较，一个样品的同位素标记光（第0）探针和与同位素重（D8的）版本等。为了尽量减少错误，然后合并两个样本）消化蛋白酶（如胰蛋白酶，并受到素亲和层析分离试剂标记同位素标记肽编码。然后分析这些肽是由液相色谱质谱（LC - MS法）。大规模的差异标记肽对信号强度的比率量化来确定两个样本的蛋白质的相对水平。19. iTRAQ TM: Reagent Labeling at Peptide Level iTRAQ TM is an stable isobaric labeling reagent, primarily from ABs (Applied Biosystems/MDS Framingham, MA), and popularity used as a quantitative technique compatible with shotgun style proteome profiling experiments.问答题1、Describe the main steps ,principles and disadvantages of two-dimensional gel electroporesis?双向电泳的主要步骤和原理，缺陷与面临的挑战是什么？主要步骤：样品制备，双向电泳，着色或印记，图像分析，切除溶解，质谱分析，生物信息学鉴定原理：双向电泳的第一向是等电聚焦电泳，根据蛋白质的PI不同进行分离，第二向为变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，根据分子量不同进行分离，样品经过电荷和质量两次分离后，得到等电点和分子量的信息。缺陷和挑战：（1）对低丰度蛋白质的检测来说灵敏度不够（2）对劳动密集性的工作/费力和费时的操作程序（3）不同实验间蛋白质所在位置的漂移（4）不能全面代表膜蛋白或疏水蛋白的真实情况（5）某些蛋白质在等电聚焦缓冲液中低溶解度（6）蛋白质间着色的差异引致定量的误差（7）碱性蛋白检测难（8）特大分子量的蛋白质的检测难（9）特小分子量的蛋白质的检测难（10）蛋白质从1D电转移到2D凝胶过程中的损失（11）某些蛋白质带电荷的微不均一性（12）易受污染（13）要求在变性的条件下进行2. Describe the main parts of biological mass spectrum instrument. Describe the principle and pplication of MALDI. 生物质谱仪主要有哪几部分组成？基质辅助激光解析电离的主要原理是什么？适用于哪些方面？ 质谱仪有五个主要的系统：进样系统、离子源系统、质量分析仪、离子探测器、数据处理系统。 MALDI可使热敏感或不挥发的化合物由固相直接得到离子。待测物质的溶液与基质的溶液混合后蒸发，使分析物与基质成为晶体或半晶体，用一定波长的脉冲式激光进行照射时，基质分子能有效的吸收激光的能量，使基质分子和样品分子进入气相并得到电离。MALDI适用于生物大分子，如肽类，核酸类化合物。可得到分子分离峰，无明显碎片峰。此电离方式特别适合于飞行时间质谱计。3 Describe the difference and relationship between proteomics and genomics.论述蛋白质组学与基因组学的区别和联系。 基因组蛋白质组1同一性：同一个体的基因组不论是在不同的发育阶段或不同种类的细胞里都是一样的；多样性：对于不同类型的细胞或同一个细胞在不同的生理状态下，蛋白质组的构成是不同的；2有限性：基因组无论大小，其核苷酸的数量和序列是一定的，；对基因组序列的测定是一种“有限”的工作。无限性：由于细胞内大部分蛋白质存在翻译后修饰，包括磷酸化、糖基化、酰基化等，很难确定蛋白质组的蛋白质数量；对蛋白质组的蛋白质种类的确定是一种“无限”的工作。3静态：一个个体的基因组自个体诞生到死亡，始终保持不变；动态：个体的蛋白质组，作为新陈代谢的主要执行者，在个体的生命活动中却总是变动的； 4周期性：基因组通常位于细胞核内，比较稳定，序列和功能一般不受空间的影响，但是在发育的不同阶段和不同的细胞周期，mRNA的表达是不一样的；空间性：不同的蛋白质分布在细胞的不同部位，它们的功能与其空间定位密切相关；许多蛋白质在细胞内不是静止的，他们常常在不同的亚细胞环境里运动而发挥作用5孤立行为：基因组表达的各种mRNA是彼此孤立的，互不干扰；相互作用：蛋白质组中的各种蛋白质却是彼此间有着广泛的相互作用。6单一手段：在基因组研究中，DNA测序技术是最基本和最主要的工具，因为基因组的均一性和简单性使得一种单一的技术就能胜任基因组的研究任务；多种技术：在蛋白质组研究中，需要的研究技术远远不止一种，并且技术的难度也远远大于基因组的研究技术；蛋白质组研究技术可以简单地分为两大类：蛋白质组分离技术，蛋白质组的鉴定技术，其核心是质谱技术。 7在后基因组时代，蛋白质组研究和基因组研究依然是形影相随的两个重要领域，它们之间既为互相补充又能互相帮助，蛋白质组的许多工作也离不开对基因组的研究。4. Describe the advantages of PF-2D over traditional protein separation technology.简述与传统的分离技术相比较，PF-2D的优点。2-D GelPF-2D Tech.灵敏度低丰度蛋白质的检测灵敏度不够低丰度蛋白质的检测灵敏度高进样量微克级毫克级回收率40-45%90-95%时间/劳动强度劳动密集的工作/费力的操作程序快速/简单/时间短自动化难/自动化设备昂贵容易自动化也可直接接MS分辨率较好，但重现性较差，一些蛋白分成几点较差/但微小差异的分离较好/蛋白较完整分离的重现性较差较好蛋白质的覆盖面较窄/膜蛋白/疏水性蛋白/碱性蛋白难/特别大/特别小蛋白难较宽/极性/酸性/碱性等各种蛋白质分离/回收效果均较好定量的准确性差较好经验/污染更依靠经验/易污染简单方便/不易污染蛋白质的状态在凝胶中在溶液中/无SDS蛋白质的完整性变性/单亚基最完整/Intact Proteins5. What are the principles for protein sample preparation in 2-PE?please outline the interfering substances in the sample preparation.双向电泳分析中的蛋白质样品的制备原则？影响样品制备的主要干扰物质有哪些？制备原则：（1）要使用新鲜的样品或者速冻（液氮或-70）保存的新鲜样品（2）注意防止污染（3）在合适的盐浓度下溶解所有的蛋白质，实验具有重复性；（4）避免低溶解度蛋白（膜蛋白）在第一维等电聚焦时沉淀；（5）避免蛋白化学修饰（蛋白降解酶，尿素热分解）（6）去除核酸，多糖，脂类和其它干扰物质；（7）目标蛋白在检测限内，有时需要去除高丰度蛋白（8）处理步骤尽量少，操作过程要在低温中进行，避免蛋白质的降解、修饰。制备原则：（1）保留蛋白质的信息（2）适用于分离和鉴定的方法（3）不同的样品，不同的提取方法。（细胞、动物组织、植物组织、体液、质蛋白、膜蛋白、核蛋白、低丰度蛋白、目标蛋白）主要干扰物质：（1）盐：（增加导电性，使得等点聚焦所需时间延长，出现电内渗现象（EEO），导致胶内不均匀的水分布（失水区和水过饱和区）（2）离子去污剂（SDS）：（影响第一维等点聚焦）（3）核酸：（通过静电作用与蛋白结合，妨碍聚焦过程；可阻碍丙烯酰胺基质孔道）（4）脂类：（通过疏水作用与蛋白结合，影响等电点及分子量，蛋白-脂类复合物在水溶性溶液中不溶解）（5）多聚糖：（会阻碍丙烯酰胺基质孔道）（6）酚类复合物（植物）：通过氢键与蛋白结合6. describe the application value and prospeds of protemi