蛋白质和蛋白质组学.ppt

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1、蛋白质组(proteome)：由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质。蛋白质组学(proteomics)：是研究蛋白质组或应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组的一门学科。蛋白质和蛋白质组学蛋白质和蛋白质组学v人类基因组计划的完成人类基因组计划的完成3-43-4万个基因，万个基因，3030亿对碱基亿对碱基v基因组是唯一的，但蛋白表达是变化的基因组是唯一的，但蛋白表达是变化的v后基因组后基因组蛋白质组的研究是蛋白质组的研究是2121世纪生命科学的主要任务（世纪生命科学的主要任务（Wilkins MR Wilkins MR et al 1997)et al 1997)v19941

2、994年年WilliamsWilliams提出测定有机体的基因组所表达的全部蛋白提出测定有机体的基因组所表达的全部蛋白v19951995年年WilkinsWilkins正式提出正式提出ProteomeProteome一词由一个细胞或一个组织的基因组一词由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，而研究蛋白质组功能为蛋白质组学所表达的全部相应的蛋白质，而研究蛋白质组功能为蛋白质组学（ProteomicsProteomics）蛋白质组及蛋白质组概念的提出(一)基因组与蛋白质组比较 基因组基因组 转录组转录组 蛋白组蛋白组The study of proteins expressed by

3、 genomesCompletion of the sequencing of the 1st draft of human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genomeOnly 2-5%of proteins in human genome have been identifiedExpression proteomics(表达蛋白组学表达蛋白组学)The study of global changes in protein expressionProteomicsCell-map

4、proteomics（细胞图谱蛋白组学）（细胞图谱蛋白组学）The systematic study of protein-protein interactions through the isolation of protein complexes(二)蛋白质组研究的主要方法v双相电泳技术（two dimensional electrophoresis gel 2D）v“双向”高效柱析法:分子筛柱层析分子筛柱层析 反向柱层析反向柱层析v质谱分析(MS):辅助激光解析辅助激光解析/离子化离子化(matrix-assisted laser disorption/ionization);电喷雾离子

5、化（电喷雾离子化（electrospray ionization ESI）v生物信息学蛋白组研究的三个主要步骤：蛋白组研究的三个主要步骤：Separation of individual proteins by 2-D polyacrylamide gel electrophoresis(2-D PAGE)Identification by mass spectrometry or N-terminal sequencing of individual proteins recovered from the gelStorage,manipulation,and comparison of t

6、he data using bioinformaticsSampleSamplePrepPrep2-D2-DGELSGELSMASS SPECMALDI-TOFSpotSpotCutterCutterProteinProteinDigestDigestMALDI MALDI SpottingSpottingSampleSampleSWISS-PROT/TrEMBLESIESIMS/MSMS/MSImagingImagingD/BASED/BASEPepSeqPepSeq蛋白组学研究过程蛋白组学研究过程SWISS PROT/TrEMBLMicroMassABIBruker样品样品样品制备样品制备

7、2维电泳维电泳纯化和点样纯化和点样质谱测序质谱测序数据库分析数据库分析 成像成像双向电泳技术u1975年，OFarrell et al 发明了双向电泳技术。u 能检测到3000-4000种总蛋白，最大可达到一万种u一个细胞有5000-6000种不同蛋白，人体有250种细胞，每 个细胞表达300-400种自身特有蛋白质谱分析(MS):v分类：分类：辅助激光解析/离子化&电喷雾离子化v原理：原理：样本分子离子化后,根据不同离子间质荷比 (m/e)差异,分离样本,确定分子量介质辅助的激光解吸/离子化生物信息学生物信息学生物信息学在基因组学生物信息学在基因组学/蛋白质组学的研究中起重要作用。包括数据的

8、输蛋白质组学的研究中起重要作用。包括数据的输入、储存、加工、索取以及数据库之间的联系。入、储存、加工、索取以及数据库之间的联系。数据处理需要设计各种特殊软件，对数据进行综合分析，不同的数据库之数据处理需要设计各种特殊软件，对数据进行综合分析，不同的数据库之间要有高效自动的应答。间要有高效自动的应答。数据库要有严密管理。蛋白质组比基因组具有更大的复杂性。数据库要有严密管理。蛋白质组比基因组具有更大的复杂性。基因组学基因组学/蛋白质组学的发展促使生物信息学迅速发展。蛋白质组学的发展促使生物信息学迅速发展。例如用生物信息学对质谱得到的肽指纹图谱例如用生物信息学对质谱得到的肽指纹图谱（peptide-

9、mass fingerprinting）分析出了一个新的在进化过程中保守的模序分析出了一个新的在进化过程中保守的模序（motif），它，它对蛋白质的结构和功能具有重要意义。用分子建模对蛋白质的结构和功能具有重要意义。用分子建模（molecular modelling）一、亚细胞水平的遗传物质一、亚细胞水平的遗传物质染色质染色质1 1 1 1、DNADNADNADNA的分子结构和特征的分子结构和特征的分子结构和特征的分子结构和特征2 2 2 2、染色质的分子组成和结构、染色质的分子组成和结构、染色质的分子组成和结构、染色质的分子组成和结构3 3 3 3、染色质的结构与基因表达、染色质的结构与基因

10、表达、染色质的结构与基因表达、染色质的结构与基因表达二、基因、基因表达调控二、基因、基因表达调控1 1 1 1、基因的认识与发展、基因的认识与发展、基因的认识与发展、基因的认识与发展2 2 2 2、真核基因组的结构特点、真核基因组的结构特点、真核基因组的结构特点、真核基因组的结构特点3 3 3 3、基因表达调控、基因表达调控、基因表达调控、基因表达调控三、蛋白质与蛋白质组学三、蛋白质与蛋白质组学1 1 1 1、基因组与蛋白质组比较、基因组与蛋白质组比较、基因组与蛋白质组比较、基因组与蛋白质组比较2 2 2 2、蛋白质组学的研究方法、蛋白质组学的研究方法、蛋白质组学的研究方法、蛋白质组学的研究方法