蛋白质组学

蛋白质组和蛋白质组学研究可做为一个研究方向，也可做为一项技术策略。

作为一个研究方向，目前，国际上已经有多个以蛋白质组和蛋白质组学为核心的SCI杂志，具体信息见下表：

Paper Chinese

name IF2010 Introduction

Molecular and

cellular

proteomics 分子与细胞蛋白质组学 8.791 创刊于2002年，是由美国生物化学和分子生物学协会出版的月刊。本刊发表有关蛋白质结构和功能的性质以及蛋白质表达(特别是有关发育发面)的原始论文和简短综述。每年出版一期专刊讨论某个主题。所有稿件均经过严格的同行评议,被接受发表的稿件以预印本 在线提前发表。本刊内容范围包括:蛋白质组、细胞组、基因组、质谱分析、肽和氨基酸

Journal of

proteome

research 蛋白质组研究 5.132 创刊于2002年，美国，全年6期，American Chemical Society 出版，SCI收录期刊，SCI2002年收录53篇。刊载消息、论文、技术札记、评论等。

Proteomics 蛋白质组学 4.426 创刊于2001年，德国，全年12期。

Expert review of

proteomics 蛋白质组学专家评述 3.57 创刊于2004年，年接稿量不大，审稿时间偏长(6-12周)，刊载相关的技术、方法以及各种蛋白在人类健康和疾病中作用机理的蛋白质组研究。

Proteome science 蛋白质组科学 2.562 创刊于2003年，主要刊登常规蛋白质组学研究中有新颖性和原创性的研究成果，比如结构生物学、质谱、蛋白质分析、生物信息学、高通量芯片、蛋白质化学、细胞生物学、信号转导和生理学、以及其它与功能和结构蛋白质组学相关的研究内容。同时，该杂志也欢迎具有新颖性的方法学研究论文。 Biochimica et

Biophysica Acta

(BBA): Proteins

蛋白质组学研究技术

摘要：蛋白质组学是继基因组测序计划后崛起的一门新兴学科，逐渐成为后基因组时代的研究前沿和热点领域。作为2l世纪的核心学科之一，其研究技术得到了迅猛发展。本文综述了蛋白质组学的研究技术。

关键词：蛋白质组学；蛋白质组学研究技术

1994年澳大利亚科学家Marc Wilkins[1]提出蛋白质组的概念，指的是一个基因组所表达的全部蛋白质。蛋白质组学(proteomics)是指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴科学，其目的是从整体的角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态，了解蛋白质之间的相互作用与联系，揭示蛋白质功能与细胞生命活动规律。

随着蛋白质组学的问世，蛋白质组学研究技术也已被应用到各种生命科学领域，且不断发展成熟。蛋白质组的研究能为生命活动规律提供基础，本文就蛋白质组学研究技术作一综述。

1 蛋白质样品制备技术

样品制备是蛋白质组分析成功与否的关键，必须具有良好的重复性，同时需与后续的蛋白质分离和鉴定方法相匹配[2]。目前常用的样品制备技术有液相等电聚焦、亚细胞分级、吸附色谱、连续多步提取方法等[3]。

激光捕获显微切割技术是上世纪末期发展起来的新技术。利用激光切割组织，能高效地从复合组织中特异性地分离出单个细胞或单一类型细胞群，显著提高样本的均一性。

2 蛋白质分离技术

2．1双向凝胶电泳(2-DE)

双向凝胶电泳的原理是第一向基于蛋白质的等电点不同用等电聚焦分离，第二向则按分子量的不同用SDS-PAGE分离，把复杂蛋白混合物中的蛋白质在二维平面上分开。近年来经过多方面改进已成为研究蛋白质组的最有使用价值的核心方法。

2．2差异凝胶电泳(DIGE)

双向凝胶电泳是蛋白质组分离技术中的经典技术。但其繁琐、不稳定和低灵敏度等缺点阻碍蛋门质组学的进一步发展；提高双向凝胶电泳的分离容量、灵敏度和分辨率以及对蛋白质差异表达的准确检测是目前双向凝胶电泳技术发展的关键问题。DIGE是一种标记分离蛋白技术，其方法是将两种或多种样品中的蛋白质采用不同的荧光标记后混合，在同一凝胶内进行电泳做定量蛋白质组分析。DIGE是以质谱为基础的选择性定量分析法，在一些领域中能够克服质谱的缺陷，例如，对蛋白质作完整的分析。DIGE不仅能检测到高丰度蛋白，且极大地提高了结果的准确性、可靠性和重复性[4]。

・９０・　

蛋白质组学研究　

赵旭东综述　王铸钢审阅　国外医学分于生物学分册２∞２年第２４卷第２拐　

上海第＝　科大学　ｃ上　摘要　目前，蛋白质组学已从早期用双向电泳和凝肢蛋白鉴定进行蛋白质表达谱研究扩展到蛋白质研究的几　乎所有方面．如蛋白质相互作用、翻译后修饰、蛋白质结构和蛋白质胞内移位等，可以理解为大规模研究蛋白质相　关问题的学科。　关键词蛋白质组；基因组　

人类基因组计划的顺利实施及向功能基因组学　的过渡．很快改变了整个生物学研究的面貌．生命科　学研究进人了规模化、工厂化的新时代。然而．蛋白　质才是生命活动的直接体现者，ＤＮＡ和ＲＮＡ并不　能准确反应蛋白质的表达、修饰及相互作用等生命　科学的重要问题．因此要真正阐释生命的奥秘，需　要对蛋白质进行大规模的全面研究，这就是蛋白质　组学的目标和任务。蛋白质组虽早是指细胞（或单细　胞生物）或组织内全部蛋白质．现在也把某些细胞器　（如线粒体、核孔等）内的所有蛋白质称为蛋白质组。　早期对蛋白质组学的经典定义是以双向凝胶电泳分　离蛋白质并对胶上的蛋白质进行鉴定．获得蛋白质　表达的大量信息＿１＿　此后＋蛋白质组学研究逐步扩展　到翻译后修饰、蛋白质相互作用及蛋白质在胞内的　移位等所有与蛋白质有关的研究，在生命科学中的　应用Ｅｔ益广泛　１蛋白质组学的主要研究内容　１．１蛋白质细胞（或组织）表达谱　这是蛋白质组学研究的最基本的内容．也是目　前蛋白质组学研究最多的领域。尽管１　９７５年就发明　了双向凝胶电泳，在一块胶上可以分辨出成百上千　种蛋白质。然而，一是缺乏高技的蛋白质识别技术，　二是由于稳定性不够高．使得不同时间、不同实验室　得到的结果难以相互比较。阻碍了它的应用。直到近　１０年来，随着方法上的改进及与质谱技术联用　才　获得了空前广泛的应用，促进了蛋白质组学的产生　及发展，成为蛋白质组学研究虽重要的核心技术。　双向凝胶电泳（２－Ｄ　ＰＡＧＥ）是首先用等电聚焦　电泳（ＩＥＦ）根据蛋白质电荷进行分离，然后在垂直　方向进行ｓＤｓ—ＰＡＧＥ，根据蛋白质大小进行分离．　一般可在胶上显示１０００￣３０００种蛋白质。如果用较　大的胶，甚至可达一万个点　等电聚焦电泳可以用　传统的两性电解质成胶．但近年来发展的一种ＩＰＧ　（ｉｍｍｏｂｉｌｚｅｄ　ｐＨ　ｇｒａｄｉｅｎｔ）技术，大大提高了上样　量．增加了一块胶上可分辨的蛋白质数目；用来溶解　蛋白质的非离子去垢剂一般选用ＯＢＧ（Ｂ—Ｄ　ｇｌｕ—　ｃｏｐｙｒａｎｏａｉｄｅ）。ＯＢＧ分子量较小，易于与ＳＤＳ交　换，而且在溶解难溶蛋白质如膜蛋白中有独到效果。　在蛋白质组的早期研究中，一般用Ｗｅｓｔｅｒｎ印　迹等方法鉴定２　Ｄ胶上的蛋白质。２Ｏ世纪８Ｏ年代．　Ｅｄｍａｎ测序的微量化和自动化得到了迅速发展，　Ｅｄｍａｎ测序成了２０世纪９Ｏ年代初蛋白质鉴定的　常规方法，并开始建立不同组织、细胞内蛋白质的　２一Ｄ数据库。Ｅｄｍａｎ测序法结果准确，灵敏度在５×　１０”ｍｏｌ／Ｉ一般仅能检测２一Ｄ胶上约１／４的蛋白　质点，而且过程耗时长，手工操作多，限制了它在高　通量研究中的应用。电喷雾质谱（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙ　ｉｏｎ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ｍａｓｓ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＥＳＩ　ＭＳ）和ＭＡＩ　ＤＩ　ＴＯＦ　ＭＳ（ｍａｔｒｉｘ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｌａｓｅｒ　ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｎ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｆｌｉｇｈｔ　ＭＳ）技术的应用．使蛋白质　鉴定取得了革命性的突破，速度大大提高．灵敏度可　达１０－１，ｍｏｌ／Ｉ　。用质谱技术鉴定蛋白质主要有两种　方法。一种是肽指纹图谱（ｐｅｐｔｉｄｅ—ｍａｓｓ　ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ—　ｉｎｇ），首先用蛋白酶部分消化凝胶上的蛋白质，获得　多肽．用ＭＡＩ　ＤＩ　ＴＯＦ　ＭＳ技术根据多肽飞行时间　的分布得到一套多肽分子量谱　由于不同的蛋白质　消化后获得的肽段长度及数目、肽段的氨基酸组成　是不一样的．因此各蛋白质的多肽分子量谱是特异　的，称之为Ｍａｓｓ　Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ。根据多肽分子量谱可　在已有的蛋白质数据库及ＤＮＡ数据库中查找相应　的蛋白质：　ｌ３Ｊ。随着数据库中的全长基因和蛋白质序　列的增加，这一方法的成功率会不断提高。另一种方　

学生课程论文

题目基因与蛋白质组学的起源发展

课程：基因与蛋白质组学

学院：生命科学学院

专业：生物技术1302班

学号：20134955

姓名：吕君全

学期：2014～2015年第二学期

指导教师：朱新产

2015 年 11 月 18 日

基因与蛋白质组学的起源发展

摘要：基因组学是指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱)、核酸序列测定、基因定位和基因功能分析的科学。包括基因组和功能基因组。蛋白质组是指基因组表达的所有相应的蛋白质，也可以说是指细胞活着或者机体全部蛋白质的存在及其活动形式。蛋白质组学是研究细胞内全部蛋白质的组成及其活动规律的科学。

关键词：基因组蛋白质组蛋白质修饰进化

基因组一词是来自德国汉堡大学的H.威克勒教授于1920年首创，用来表示真核生物从其亲代的单套染色体，或称染色体组。更确切的说基因组是指生物的整套染色体所含有的全部DNA序列。原核生物和真核生物不同，真核生物的线粒体和叶绿体中也有DNA。此外，非独立生命形态的病毒颗粒也携带有遗传物质，称之为病毒基因组。生物所携带的遗传信息的遗传物质的总和称为基因组。

基因组学是由T.罗德里克于1986年首创，基因组学是人类基因组计划的实施而形成的一个全新的生命科学领域。基因组学是通过大范围的收集和分析有关基因组DNA的序列组成，染色体分子水平的结构特征，全基因组的基因数目、功能和分类，基因组水平的基因表达与调控以及不同物种不同基因组的进化关系。

基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural

genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics)，又被称为后基因组（postgenome）究，成为系统生物学的重要方法。基因组学能为一些疾病提供新的诊断，治疗方法。例如，对刚诊断为乳腺癌的女性，为“Oncotype DX”的基因组测试，能用来评估病人乳腺癌复发的个体危险率以及化疗效果，这有助于医生获得更多的治疗信息并进行个性化医疗。基因组学还被用于食品与农业部门。基因组学的主要工具和方法包括：生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。基因组学出现于1980年代，1990年代随着几个物种基因组计划的启动，基因组学取得长足发展。相关领域是遗传学，其研究基因以及在遗传中的功能。1980年，噬菌体174;(5,368 碱基对)完全测序，成为第一个测定的基因组。1995年，嗜血流感菌（Haemophilus influenzae，1.8Mb）测序完成，是第一个测定的自由生活物种。从这时起，基因组测序工作迅速展开。2001年人类基因组计划公布了人类基因组草图，为基因组学研究揭开新的一页。基因组学是研究生物基因组的组成,组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。基因组学、转录组学、蛋白质组学与代谢组学等一同构成系统生物学的组学（omics）生物技术基础。