系统生物学与蛋白质组学PPT课件.ppt

系统生物学与蛋白质组学Introductiontosystematicbiology proteomics 1 系统生物学 2 系统生物学 3 4 5 基因组学与人类基因组计划 1984年 由美国能源部发起 530万1988年 NIH 詹姆斯 沃森 1992年 柯林斯1990年 美国能源部 NIH 30亿1998年 CeleraGenomics J CraigVenter 陈奕雄1999年 中国加入1 第3号染色体上3000万个碱基对2000年6月26日 工作草图完成 6 转录组与基因芯片 广义 一个细胞 组织或生物体中出现的所有RNA的总和 包括mRNA rRNA tRNA及非编码RNA 狭义 mRNA1991年Fodor第一张芯片1994年Affymetrix第一张商业化芯片 7 代谢组学 metabonomics metabolomics效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想 对生物体内所有代谢物进行定量分析 研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质 1999年 英国帝国理工大学JeremyNicholson 8 生物信息学 9 蛋白质组与人类蛋白质组计划 由澳大利亚学者Wilkins和Willian于1994年提出 人类蛋白质组计划 血液 脑 肝 10 蛋白质组学定义 蛋白质组学定义 proteome 一个基因组 一个细胞或组织 一种生物在一定时间 一定条件下所表达的全部蛋白组成 存在形式 活动方式及时空动态 为什么除基因组学外还要研究蛋白质组学 1 蛋白质是功能的执行者 2 基因组与蛋白质组不一样 转录后的选择性剪切 翻译后的修饰等等 导致蛋白质组远比基因组复杂 3 与基因组相比 蛋白质组具有以下特点 多样性 无限性 动态性 相互作用 时空变化 需要多种技术 组学间的互助 11 蛋白质组学研究内容 蛋白质的表达模式 1 生理 病理或不同发育状态下蛋白质组表达差异蛋白质信息库 2 蛋白质及其组成质点的分离 分析 鉴定 蛋白质的功能模式 1 蛋白质结构分析 2 蛋白之间相互作用 翻译后修饰 细胞定位等 12 蛋白质组学研究内容 13 14 蛋白质组学研究的基本技术 蛋白分离技术 1 经典双向电泳方法 2 DIGE 3 SILAC 4 iTRAQ质谱技术 蛋白鉴定 翻译后修饰 磷酸化 糖基化 15 1 常规双向电泳 双向电泳基本原理 双向电泳 Two dimensionalelectrophoresis 的基本原理是利用蛋白质的等电点 pI 和分子量 Mr 不同而分离蛋白质 第一向电泳 等电聚焦 IsoelectricFocusing IEF 根据蛋白质的等电点不同将蛋白质分离 第二向电泳 十二烷基硫酸钠 聚丙烯酰胺凝胶电泳 SodiumDodecylSulfate PolyacrylamideGelElectrophoresis SDS PAGE 利用蛋白质的分子量大小不同将蛋白质分离 16 双向电泳流程 基于2D PAGE的经典定量分析方法 1 样品准备和定量 抽提对照组和各种不同实验组的蛋白质 2 蛋白质分离 蛋白质经过2D PAGE分离后染色 银染 考染等 3 蛋白质的定性与定量分析 通过与对照组相ImageMaster7 0分析出实验组中差异点 质谱鉴定差异点蛋白质 同时应用软件分析出其表达量的变化 17 2 DIGE DIGE荧光定量方法流程图 1 样品准备 提取对照组和不同实验组的蛋白质 定量 cy3和cy5交叉标记 同时将所有实验组与对照组的样品等量混合后cy2标记 作为内标 2 蛋白质分离 等量混合三种荧光素标记后的蛋白质 2D PAGE电泳分离 荧光显色 3 蛋白质定量分析 ImageMaster7 0 DIGE 分析同一蛋白质不同处理后的表达量变化 18 3 化学标记法 iTRAQ iTRAQ法 1 样本经过不同处理后 提取蛋白质 2 蛋白质经过还原 封闭后胰蛋白酶酶切 3 肽段混合物分别用不同的iTRAQ标记 4 等量混合各种iTRAQ试剂标记的肽段 5 MS MS质谱检测及分析 19 4 SILAC SILAC法 细胞培养条件下稳定同位素标记技术 Stableisotopelabelingwithaminoacidsincellculture SILAC 1 标记 在缺乏Lys和Arg的培养基中添加Lys和Arg的同位素Lys D4或13C615N4 Arg 13C6 或13C615N4 等培养细胞 使蛋白质被标记成 中型 或 重型 2 细胞处理 如药物处理 3 细胞裂解 提取蛋白质 4 等量混合对照与处理组蛋白质 SDS PAGE电泳 染色 5 割取蛋白质条带 胰蛋白酶消化 质谱分析 20 MassSpectrometry Methods Theory 21 MassSpectrometry Analyticalmethodtomeasurethemolecularoratomicweightofsamples 22 PeptideMassFingerprinting PMF 23 MassSpecPrinciples Ionizer Sample MassAnalyzer Detector 24 m zratio Molecularweightdividedbythechargeonthisprotein Allproteinsaresortedbasedonamasstochargeratio m z 25 TypicalMassSpectrum aspirin RelativeAbundance 120m z forsinglychargedionthisisthemass 26 ResolutioninMS 27 ResolutioninMS QTOF 783 455 784 465 785 475 783 6 28 29 SoftIonizationMethods 337nmUVlaser MALDI cyano hydroxycinnamicacid Goldtipneedle Fluid nosalt ESI 30 Query MALDI Spectrum 5001000150020002500 698 2098 1199 1007 609 450 2211 trp 1940 trp 31 Queryvs Database QueryMassesDatabaseMassListResults 450 2017 P21234 609 2667 P12345 664 3300 P89212 1007 4251 P12345 1114 4416 P89212 1183 5266 P12345 1300 5116 P21234 1407 6462 P21234 1526 6211 P89212 1593 7101 P89212 1740 7501 P21234 2098 8909 P12345 450 2201609 3667698 31001007 53911199 49162098 9909 2Unknownmasses1hitonP212343hitsonP12345Concludethequer