醫(yī)學專業(yè)生物信息學第9章(已修改)
2025-01-07 03:37 本頁面
【正文】 第九章 蛋白質分析 與蛋白質組學 中山大學中山醫(yī)學院 吳忠道 Protein Analysis And Proteomics 主要內容 第一節(jié) 引言 第二節(jié) 蛋白質分析方法 第三節(jié) 蛋白質組學數(shù)據的獲取與分析 蛋白質組 (proteome) 源于蛋白質 (protein)與基因組 (genome)兩個字的結合，意指“一種基因組所表達的全套蛋白質”，即包括一種細胞乃至一種生物所表達的全部蛋白質。 蛋白質組學 (proteomics)，是以細胞內全部蛋白質的存在及其活動方式作為研究對象，注重研究參與特定生理或病理狀態(tài)的所有蛋白質種類及其與周圍環(huán)境（分子）的關系。 第一節(jié) 引 言 蛋白質組學研究的策略 ： 蛋白質組學研究試圖比較細胞在不同生理或病理條件下蛋白質表達的異同，對相關蛋白質進行分類和鑒定，并分析蛋白質間的相互作用和功能。 “竭澤法”，即采用高通量的蛋白質組研究技術分析生物體內盡可能多乃至接近所有的蛋白質。 “功能法”，即研究不同時期細胞蛋白質組成的變化，如蛋白質在不同環(huán)境下的差異表達，以發(fā)現(xiàn)有差異的蛋白質種類為主要目標。 蛋白質組學的研究范圍 ： 一種是“完全”蛋白質組學或 表達蛋白質組學(expression proteomics)，主要分析構成蛋白質組蛋白質的種類和數(shù)量，并以此來探討細胞、組織、個體或特定狀態(tài)的特征。 另一種是 “差異”蛋白質組學 或 功能蛋白質組學 ，主要篩選和鑒定不同種類或狀態(tài)下各樣品間蛋白質組的區(qū)別與變化，通過分析蛋白質組中構成蛋白質間相互作用及細胞內功能單位，解析蛋白質組與細胞功能之間的相關性。 功能蛋白質組學 （ functional proteomics）” 研究細胞或個體在某一特定時間所表達或與某個功能相關的蛋白質集合體。 功能蛋白質組學 能夠在細胞和生命有機體的整體水平上闡明生命現(xiàn)象的本質和活動規(guī)律。 功能蛋白質組學 的研究可為食品改造、疫苗開發(fā)和生物制藥等提供重要依據。 功能蛋白質組學 已成為后基因組的重要組成部分。 主要研究內容 ： ，即蛋白質組的 表達模式(expression profile) 蛋白質相互作用 一、 蛋白質的指紋特征 二、蛋白質的定位、修飾 三、蛋白質分析軟件與數(shù)據庫 第二節(jié) 蛋白質分析方法 一、蛋白質的指紋特征 由于每種蛋白質的氨基酸序列（一級結構）都不同，蛋白質被識別特異酶切位點的蛋白酶水解后，產生的肽片段序列也各不相同，其肽混合物質量數(shù)亦具有特征性，稱為肽質量指紋譜（ peptide mass fingerprinting， PMF），即蛋白質的指紋特征。 一、蛋白質的指紋特征 2. 肽質量指紋譜是鑒定蛋白質的常用參數(shù) 質譜指紋分析需要經過蛋白質原位酶解（包括蛋白質凝膠的脫色、還原和烷基化、酶解、萃取及合并萃取液凍干后進行質譜分析）、 MALDITOF肽質量指紋圖測定（包括蛋白樣品脫鹽及制備、質譜儀進行肽質量指紋圖測定）及蛋白質鑒定數(shù)據庫搜尋等三個步驟。 一、蛋白質的指紋特征 3. 肽質量指紋譜可用作其他測定參數(shù) ? 測定不同物種間的保留特性，從而推斷分子的功能。由生物多樣性和進化上遠離引起的氨基酸殘基取代，顯示了蛋白中的特征功能區(qū)。 ? 在一個蛋白消解物中，用來檢測在化學或酶處理前后的“非匹配”（即和預測片段不符）的肽，從而表征蛋白的修飾。 二、蛋白質的定位、修飾 蛋白質功能模式的研究是蛋白質組研究的最終目標，其主要研究目標是要揭示蛋白質組成員間的相互作用、相互協(xié)調的關系，并深入了解蛋白質的結構與功能的相互關系，以及基因結構與蛋白質結構功能的關系。 蛋白質定位、蛋白質翻譯后修飾及蛋白質 蛋白質相互作用都是目前其研究的重要內容。 蛋白質的定位 1. 蛋白質的定位基于十二類亞細胞結構 蛋白質在細胞內的定位主要基于 12類亞細胞的分類數(shù)據庫（來自 SwissProt）： 細胞膜、細胞質基質、內質網、高爾基體、溶酶體、過氧化物酶體、線粒體、葉綠體、細胞骨架、液泡、細胞核、細胞外基質。 二、蛋白質的定位、修飾 2. 蛋白質在細胞內合成后的轉運與定位有兩種機制 翻譯后轉運（ posttranslational translocation） 共翻譯轉運（ cotranslational translocation） 二、蛋白質的定位、修飾 蛋白質的定位 3. 生物信息學預測亞細胞定位 構建可靠的數(shù)據庫，對蛋白質的亞細胞定位進行分析與預測，能加速蛋白質亞細胞定位的研究。 ? 綜合數(shù)據庫（ SwissProt、 MIPS等
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