蛋白质化学与蛋白质组学

生物正交化学蛋白质组学
生物正交化学蛋白质组学是一种利用化学方法对生物体中的蛋白质进行分析和研究的学科。

该方法主要通过对样品中的蛋白质进行化学修饰，使不同的蛋白质在电泳分离和质谱分析时具有不同的性质，从而实现对样品中的蛋白质进行高通量
分析和定量。

生物正交化学蛋白质组学主要包括以下几个步骤：样品制备、蛋白质化学修饰、蛋白质分离、蛋白质质谱分析和数据分析等。

其中，样品制备是关键步骤之一，通常采用细胞裂解、蛋白质提取和纯化等方法获取样品。

蛋白质化学修饰的方法有
很多种，例如巯基标记、磷酸化、醛基化等，这些修饰方法可以使不同的蛋白质在电泳分离和质谱分析时具有不同的性质，从而实现对样品中的蛋白质进行定量和鉴定。

蛋白质分离是生物正交化学蛋白质组学中的另一个重要步骤，常用的方法包括二维凝胶电泳和液相色谱等。

蛋白质质谱分析是对样品中的蛋白质进行鉴定和定
量的关键步骤，常用的质谱技术包括MALDI-TOF质谱和液相质谱等。

生物正交化学蛋白质组学的应用非常广泛，可以用于疾病诊断、药物研发、生物标记物鉴定等领域。

例如，通过对血清中蛋白质的分析，可以发现一些与疾病
相关的生物标记物，从而实现早期诊断和治疗。

此外，生物正交化学蛋白质组学还可以用于药物研发，通过对药物对蛋白质的作用机理进行分析，可以为新药的研发提供重要的参考。

两分子氨基酸缩合形成二肽，三分子氨基酸缩 合则形成三肽……
由十个以内氨基酸相连而成的肽称为寡肽
(oligopeptide)，由更多的氨基酸相连形成的肽称 多肽(polypeptide)。
肽链中的氨基酸分子因为脱水缩合而基团不全，
被称为氨基酸残基(residue)。
多肽链(polypeptide chain)是指许多氨基 酸之间以肽键连接而成的一种结构。
1. 谷胱甘肽(glutathione, GSH)
GSH与GSSG间的转换
H2O2
2GSH
GSH过氧 化物酶
2H2O
GSSG
NADP+
GSH还原酶
NADPH+H+
2.多肽类激素及神经肽 • 体内许多激素属寡肽或多肽
• 神经肽(neuropeptide)
第二节
蛋白质的分子结构
The Molecular Structure of Protein
1953年，Frederick Sanger完成胰岛素一级序列测定。 1962年，John Kendrew和Max Perutz确定了血基因组计划实施，功能基
因组与蛋白质组计划的展开 ，使蛋白质结构与 功能的研究达到新的高峰 。
第一节
蛋白质的分子组成
蛋白质的分子结构包括:
一级结构(primary structure)
二级结构(secondary structure) 三级结构(tertiary structure) 四级结构(quaternary structure)
高级 结构
一、氨基酸的排列顺序决定蛋白质 的一级结构
定义: 蛋白质的一级结构指在蛋白质分子从N-端至C-
模体是具有特殊功能的超二级结构。

断裂蛋白质分子中Cys残基之间形成的二硫键，增加蛋白质的溶解性
两性电解质(Carrier ampholytes)
蛋白酶抑制剂（protease inhibitors）：PMSF等
防止细胞裂解时蛋白酶释放出来降解蛋白质。
9、蛋白质的分级提取（用蛋白质组学方法得到蛋白质）
根据溶解性差异：最大优点？
1、水溶液提取，溶解亲水性蛋白质
14、蛋白质染色方法
胶内：考马斯亮蓝R-250(CBB R-250)：所需时间较长；灵敏度不高
银染：灵敏度高；对下一步的酶切肽谱提取存在困难
CBB G-250、负染
荧光染料染色：差异蛋白质组学研究，灵敏度250pg与银染相近，但线性范围高于银染。
以及放射性同位素标记等
转移到膜（PVDF、硝酸纤维素膜）上：酰胺黑(Amido Black)、丽春红S(Ponceau S)
大大增加蛋白质的溶解性，特别是膜蛋白的溶解性
去污剂(Detergents):SDS、TritonX-100、NP-40、CHAPS等
破坏蛋白质分子之间的疏水相互作用，提高蛋白质的溶解性，防止在等电聚焦时析出
还原剂(Reducing Agents)：β-巯基乙醇、DTT或TDF（二硫赤藓糖）和三丁基膦(TBP)等
（1）明确研究目标，获得尽可能多的感兴趣蛋白。
（2）不同类型的蛋白质需要不同的方法
（3）考虑目标蛋白性质，细胞破碎选择温和和激烈两种方法
应使所有待分析的蛋白样品全部处于溶解状态（包括多数疏水性蛋白），且制备方法应具有可重现性。防止样品（特别是溶解性低的蛋白如膜蛋白）在聚焦时发生蛋白的聚集和沉淀。
防止在样品制备过程中发生样品降解（如酶性或化学性降解等）。
蛋白质组学
1、蛋白质组（proteome）

组成蛋白质的元素：
主要元素组成： 碳(C) 50% ~ 55% 氧(O) 19% ~ 24% 氢(H) 6% ~ 8% 氮(N) 13% ~ 19% 硫(S) 0% ~ 4%
少量的 磷(P)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)和碘(I)等
蛋白质元素组成特点：
各种蛋白质含氮量很接近，平均为16％
故可根据以下公式推算出蛋白质的大致含量： 样品中蛋白质的含量〔g〕
脱水作用
脱水作用
－－
碱
酸－
－
－
－－ －
不稳定的蛋白质颗粒
带负电荷的蛋白质
溶液中蛋白质的聚沉
〔三〕蛋白质的变性、沉淀与凝固
1. 蛋白质的变性〔denaturation〕 在某些理化因素作用下，蛋白质的构
象被破坏，失去其原有的性质和生物活性， 称为蛋白质的变性作用。
变性后的蛋白称为变性蛋白质。
常见的变性因素：
2. 极性中性氨基酸
R-基含有极性基团； 生理pH条件下不解离。 包括7个：
甘氨酸(Trp)、 丝氨酸(Ser)、
半胱氨酸(Cys)、 谷氨酰胺(Gln)、 天冬酰胺(Asn)、 酪氨酸(Tyr) 苏氨酸(Thr)
3. 酸性氨基酸
R-基有COOH(COO-)
带负电荷
4. 碱性氨基酸
R-基有NH2(NH3+)
牛胰核糖核酸酶的变性与复性
尿素或盐酸胍 β-巯基乙醇
透析
有活性
无活性
〔二〕一级构造与功能的关系 1.一级构造相似的蛋白质功能相似 一级构造不同的蛋白质功能不同
胰岛素的一级构造及种属差异
一级构造不同的蛋白质功能不同
ACTH 促肾上腺素皮质激素
MSH 促黑激素