蛋白質組學導論

李亞星2016.09.08什么是蛋白質組學(Whatisproteomic)？1、Omics是源于希臘語，在牛津大辭典里面對其解釋的第三條是“在細胞和分子生物學中，作為名詞的詞綴，表示整體的，綜合性的研究所有的組成成分?！?/p>

2、于是，基因組學（genomics），轉錄組學（transcrptomics），蛋白組學（proteomics），代謝組學（Metabolomics，Metabonomics），脂質組學（lipidomics），食品組學（Foodomics)……..

3、蛋白質組學指用高通量的手段，定性定量的表征細胞、組織或有機體

在不同的時空條件下蛋白表達狀態。蛋白質組學研究內涵?1、研究細胞、組織或者生物個體在某個特定條件下所有的蛋白表達情況(ExpressionProteomics，表達蛋白組學）；

?2、研究這些所有表達的蛋白之間的相互作用關系（Interaction

Proteomics，互作蛋白組學）；

?3、研究這些所有的蛋白的翻譯后修飾變化情況（Posttranslationalproteomics，修飾蛋白組學）；

?4、研究這些表達的蛋白的三維結構與功能的關系，為可能的藥物靶點研究提供依據（StructureProteomics）；

?5、尋找可靠的生物標志物（Biomarker)；

蛋白質表征：傳統手段vs蛋白質組學分析傳統手段質譜手段蛋白質組學能夠高通量、高靈敏、高可信度地分析復雜樣本為何要研究蛋白質組學？為何要研究蛋白質組學？蛋白質是生命活動的直接承擔者，且傳統的蛋白質研究方法已經不能滿足后基因組時代\大數據時代的研究要求。生命現象的發生往往是多因素影響的，必然涉及到多個蛋白質；

多個蛋白質的參與是交織成網，或者平行發生的，或者是聯級反應；在執行生命功能時蛋白質的表現是多樣的、動態的、時空性的，并不像基因組那樣一成不變；要對生命的復雜過程有全面的認識，必須要在整體、動態和網絡的水平對蛋白質進行研究。蛋白質組學的研究流程1.Bottomup(常規成熟的蛋白組學手段)2.TopDown

從完整蛋白角度分析蛋白，不丟失任何序列和修飾信息；識別蛋白異構體，了解序列剪切和修飾調控、變化情況。Nano-LCLysisbuffer(SDT,RIPA…)

Detergent:SDS,CHAPS,NP40（和質譜不兼容）,Urea(和質譜兼容)，

破壞細胞膜，蛋白質變性Reducingagent:DTT…打開二硫鍵，使得蛋白質結構更為開放，更易酶解蛋白質組學的研究流程蛋白質抽提●組織塊

一般組織塊的蛋白含量約為組織自重的10%1a.在裂解液中勻漿1b.液氮碾磨2.在裂解液中超聲

打斷celllysate中DNA,降低樣品粘度蛋白質抽提蛋白質組學的研究流程酶解示意圖蛋白酶的選擇最為常用的蛋白酶:Trypsin（胰蛋白酶）

●特異的切斷C端為Arg,Lys的肽鍵（若Arg,Lys緊跟Proline后面,酶切效率降低）

●生成的肽段平均長度為9個氨基酸

●胰酶酶解生成的肽段至少為2+價，易于離子化其他酶：蛋白質組學的研究流程蛋白質酶解蛋白質水平預分級

1.SDS膠分離2.液相分離

分子篩、陰/陽離子交換色譜、

親和色譜等等蛋白質組學的研究流程復雜蛋白質組分預分離多肽水平預分級為了實現對肽段的預分級,色譜方法間必須存在正交性蛋白質組學的研究流程復雜蛋白質組分預分離ElectrosprayIonization(ESI)(ESI)蛋白質組學的研究流程質譜前端Matrix-AssistedLaser-DesorptionIonization(MALDI)?不能與Nano-LC聯用?適合成分簡單樣本的樣本分析?常與Nano-LC聯用?適合成分復雜，帶電物質的樣本分析質譜同時掃描批量的多肽分子，形成一張fullscan圖譜，記錄某一時間點時所有質譜采集到的物質信號。蛋白質組學的研究流程

質譜一級掃描HCD/CID蛋白質組學的研究流程多肽碎裂及數據依賴性二級掃描數據依賴性采集模式：1.IntensityBased2.ChargeBased3…….蛋白質組學的研究流程數據分析定性蛋白質組學與定量蛋白質組學定性蛋白質組通過質譜對目標分析物進行屬性鑒定●17種成人組織，7種胎兒組織，6種人造血細胞●共鑒定17294非冗余蛋白，覆蓋84%人類基因●人類蛋白質組實現接近完全覆蓋方法：Database

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