蛋白质组学的应用及发展趋势3ppt课件

1、蛋白质组学的运用蛋白质组学的运用与开展趋势与开展趋势 小组成员：张维旭小组成员：张维旭 马国军马国军 杨亿杨亿 主讲人主讲人 ： 马国军马国军 一、蛋白质组学的运用 1 在临床疾病中的运用 2 在微生物蛋白质组学中的运用 3 在植物研讨中的运用 4 在肾脏病学领域的运用二 蛋白质组学的开展趋势 1 在根底研讨方面 2 在运用研讨方面 3 在技术开展方面 一、蛋白质组学的运用一、蛋白质组学的运用 1、在临床疾病中的运用、在临床疾病中的运用1.诊断：如疾病筛查、疾病分期分型等。由于不同病理过程中蛋白质的种类和数量会有不同的变化，有的蛋白质呈现明显的上调，有的那么较正常生理过程出现缺失或明显下调，把

2、这些疾病特异和疾病相关的蛋白质作为生物标志物(biomarker)。对于特定蛋白质在特定疾病中的作用的深化研讨，为最终找到疾病的病因、发病机制提供了客观根据，也是疾病临床分期分型的分子根底。 2.指点治疗：如病程分析、用药、手术时机的选择等。 3.提供药物开发的临床根据：如确定药物靶点、新药开发(某些药物本身就是蛋白质)等。 4.预后判别：如根据生物标志物在不同疾病中的变化，从而判别疾病的性质和严重程度等1.1 在肿瘤方面的运用恶性肿瘤的发生主要是由于相关基因发生突变，导致蛋白质的空间构成翻译后被修饰发生改动，呵斥细胞周期失控，细胞凋亡机制紊乱，细胞转移才干提高等方面的异常。蛋白质组学可以分析

3、、鉴定细胞同肿瘤细胞的蛋白差别，对疾病的诊断、治疗、预后评价提供有用的信息。1.3 在神经系统疾病方面的运用 随着我国人口老龄化的到来，老年病尤其是老年性神经系统疾病的发病率日趋升高，临床上主要有阿尔茨海默症AD帕金森症等，临床上尚未找到特效的治疗方法也很难抓住良好的治疗时机。1.3 在神经系统疾病方面的运用 运用蛋白质组学技术发现AD的脑脊液和/或血浆蛋白特异性改动，可为AD的诊断、治疗药物的设计和挑选奠定根底。经过分析AD病人血浆蛋白后发现，AD相关蛋白载脂蛋白E、tau-1和早老蛋白均可在病人血浆中检测到，提示位于细胞器的tau-1和早老蛋白外流到血浆中，并且到达可检测的程度，对这些蛋白

4、在血浆中异构体的分析将有助于脑部疾病的诊断，而不需求损伤脑组织。 2 在微生物蛋白质组学中的运用在微生物蛋白质组学中的运用2.1 病毒微生物蛋白质组学由于病毒微生物与感染性疾病亲密相关，研讨这些致病微生物的蛋白质组学对于了解其毒性因子、抗原以及疫苗的制备非常重要。在已完成基因组测序的47种致病苏白及其菌株中，有14种已进展过蛋白质组研讨，其中对大肠埃希菌、流感嗜血杆菌、结合分支杆菌等三种菌还进展过方式菌和临床病菌的差别蛋白质组比较研讨2.1.1 遗传与变异方面的研讨 遗传与变异方面的研讨主要是通蛋白质研讨结果与基因组预测的开放阅读框ORF相比较来校正基因组的研讨结果。蛋白质组的研讨结果可以对基

5、因组的研讨结果起到补充和修正的作用，而且经过同一致病菌不同菌株的蛋白质研讨，可以对病株进展分类。2.1.2 病原菌致病机理及毒力因子的研讨 经过在整体程度上比较病原菌和非致病菌的蛋白质谱，以及在各种环境下致病菌毒力和蛋白质谱的变化，可以发现致病株的毒力调控机制和毒力因子。2.1.3 研讨宿主和微生物的相互关系，寻觅免疫靶点，开发新型疫苗 蛋白质组研讨方法与免疫杂交方法相结合的研蛋白质组研讨方法与免疫杂交方法相结合的研讨已广泛运用于宿主对病原菌的体液和细胞免疫讨已广泛运用于宿主对病原菌的体液和细胞免疫应对研讨中，并构成了蛋白质的一个新的分支应对研讨中，并构成了蛋白质的一个新的分支免疫蛋白质组。经

6、过细菌蛋白质组与宿主多克免疫蛋白质组。经过细菌蛋白质组与宿主多克隆血清的杂交反响，可以发现新的抗原决议因子隆血清的杂交反响，可以发现新的抗原决议因子群，以用于疫苗开发和诊断分析。群，以用于疫苗开发和诊断分析。2.1.4 药物抗性的研讨 经过抗性菌株与敏感菌株的差别蛋白质组研讨，可以对细菌耐药机制进展研讨，发现抗药性相关因子，为新药研讨提供线索。2.1.5 抗菌药物的开发 首先是经过分析细菌对抗菌药物有不同反响的菌株的蛋白质组可以寻觅新的抗菌药物，挑选靶点和方式。而利用一组作用位点类似的抗菌药物可以挑选出与该类药物相应的标志物和作用方式，确定的标志物和作用方式又可用于挑选新的候选药物或用于确证一

7、些新的化合物的真实作用机制和位点。2.2 方式微生物蛋白质组学后基因组时代典型的方式生物具有适用于各种遗传学研讨方法、传代时间短、有雄厚的研讨根底的特点，可以实现对于生物学问题的简单化研讨，因此方式微生物蛋白质组研讨也是微生物蛋白质组研讨的一个重要方面。任务重点在于建立根底数据库、构造蛋白质组学、蛋白质表达与调控、蛋白质复合物和蛋白质相互作用研讨等方面。研讨最广泛的方式微生物是原核的大肠杆菌和真核的酵母菌包括酿酒酵母和裂殖酵母). 3 在植物研讨中的运用在植物研讨中的运用3.1 植物生理蛋白质组学植物生理蛋白质组学对于更好地了解非生物胁迫的损伤机制、植物对非生物环境的顺应机制、生物之间的相互作

8、用机制、植物激素的调理作用等有重要意义。Renaut 等于2004 年对欧洲山杨低温下顺应反响的蛋白质研讨阐明, 低温诱导一系列伴侣蛋白、应激蛋白、解毒酶和信号传导相关蛋白质含量添加或重新合成,而细胞壁和功能相关的蛋白质减少。3.1 植物生理蛋白质组学 Christian L 等于2005 年为了研讨NO 信号分子在植物中的调理作用, 采用蛋白质组学研讨的方法对由NO 处置后的拟南芥【Arabidopsisthaliana (Linn.) Heynh】中发生硫基亚硝化的蛋白质进展研讨发现, NO 能够是经过蛋白质的硫基亚硝化作用来调理细胞中的应激反响、氧化复原反响、信号调理、细胞骨架、代谢作用

9、等相关信号途径。3.2 植物遗传多样性蛋白质组学植物遗传多样性蛋白质组学主要以蛋白质组学标志为纽带联络基因多样性和表型多样性, 有助于了解植物种内和种间进化趋势。David 等及Picard等于1997 年分别利用D-PAGE 分析了亲缘关系很近的硬粒小麦(Triticum aestivum Linn.)不同株系的遗传多样性, 发现品系间的多态性很低, 并且7 个蛋白可以用于基因型的鉴定。3.2 植物遗传多样性蛋白质组学 Barreneche 等比较了6个欧洲国家的23 种栎属(Quercus Linnaeus)植物,分析了幼苗的总蛋白质, 共得到530 种蛋白质, 其中101 个具有多态性。

10、 实验结果显示, 种内和种间的间隔非常接近, 并且证明无梗花栎Q. petraea(Mattuschka) Lieblein和夏栎(Q. robur Linn.) 2 个种的遗传分化程度很低。3.3 植物组织器官蛋白质组学 主要研讨植物根、茎、叶、种子、芽、种皮、愈伤组织等的蛋白质组, 有助于我们了解特定组织器官、重要生理过程相关的蛋白质功能和了解植物发育过程机制。Komat等以双向凝胶电泳分别水稻绿叶和枯叶中蛋白质组后, 从中挑选出85 种蛋白质进展N 端Edman降解测序。对其中21 种蛋白质的N 端序列作了鉴定, 结果显示绿色叶子中有促进光协作用的蛋白质。另外, 枯黄叶子中只发现了L-抗

11、坏血酸盐过氧化物酶, 显示枯黄叶子中含油气维护作用的过氧化物酶。3.3 植物组织器官蛋白质组学 Ricardo 等于2004 年对大麻(Cannabissativa Linnaeus)的叶、花、槲果组织特异性蛋白的研讨阐明, 大麻醇在这些组织中表达显著不同, 主要在槲果中分布。Hajduch 等于2005 年对大豆(Glycine max Linn.) 种子丰满期的数百种蛋白质进展了鉴定, 其中还有许多与种子丰满相关的裂解酶、半胱氨酸和蛋氨酸的生物合成酶、脂肪氧化酶及未知蛋白质的积累等还在继续研讨中。3.4 植物亚细胞蛋白组学研讨一个细胞器内表达的蛋白质组。目前研讨较多的是叶绿体, 对线粒体和

12、其他细胞器的蛋白质组学研讨也有报道。分析烟草、拟南芥、水稻亚细胞构造的质膜、线粒体膜、高尔基体膜、液泡膜等的蛋白质组, 为在基因程度上研讨植物的功能提供了有利线索。许多参与光协作用的基因也曾经用蛋白质组学技术作了鉴定, 如Lieselbach 等于2000 年分析拟南芥叶绿体类囊体腔内蛋白质组时, 鉴定到一种新型的质体蓝素。此外, 对拟南芥胞质核糖体、植物次生壁生长、花粉授粉的种间隔离和线粒体内分子鉴定研讨中, 也开场运用蛋白质组学技术。 4 在肾、脏病研讨中的运用在肾、脏病研讨中的运用4 在肾脏病学领域的运用疾病蛋白质组学：疾病蛋白质组学研讨是利用蛋白质组学技术，经过比较正常和病理形状下的细

13、胞或组织中的蛋白质在表达数量、表达位置和修饰形状上的差别，可以发现与病理改动有关或疾病特异性蛋白质。这些蛋白质，不仅可为探求疾病发病机制提供线索，还可作为疾病诊断的分子标志，以及作为药物开发的作用靶点。4 在肾脏病学领域的运用4.1 运用于肾脏疾病发病机制的研讨 蛋白尿的发活力制研讨 糖尿病肾病的病理机制研讨 肾毒性损伤机制的研讨 构成尿毒症毒素的蛋白质4.2 运用于肾脏疾病的诊断4.3 运用于肾脏疾病的治疗及药理研讨 二二 蛋白质组学的开展趋势蛋白质组学的开展趋势1 在根底研讨方面 近两年来蛋白质组研讨技术已被运用到各种生命科学领域，如细胞生物学、神经生物学等。在研讨对象上，覆盖了原核微生物、真核微生物、植物和动物等范围，涉及到各种重要的生物学景象，如信号转导、细胞分化、蛋白质折叠等等。在未来的开展中，蛋白质组学的研讨领域将更加广泛。2 在运用研讨方面 蛋白质组学将成为寻觅疾病分子标志和药物靶标最有效的方法之一。在对癌症、早老性痴呆等人类艰苦疾病的临床诊断和治疗方面蛋白质组技术也有非常诱人的前景，目前国际上许多大型药物公司正投入大量的人力和物力进展蛋白质组学方面的运用性研讨。3 在技术开展方面 蛋白质组学的研讨方法将出现多种技术并存，各有优势和局限的特点，而难以像基因