第九章

藥物蛋白質組學Pharmacoproteomics1.20世紀中后期，生命科學研究進入了分子生物學時代。2.隨著人類基因組全序列測定，生命科學跨入了后基因組時代。3.因mRNA的表達情況不能直接反應蛋白質的表達水平。4.蛋白質有自身特有的活動規律，如動態修飾、加工、轉運定位、結構形成、代謝等，均無法從基因組水平上的研究獲知。蛋白質構象病更難于只靠DNA序列來解釋。第一節蛋白質組學概述

背景基因數量有限性和基因結構的相對穩定性VS生命現象的復雜性和多變性。

從genomic到proteome對蛋白質的數量、結構、性質、相互關系和生物學功能進行全面深入的研究已成為生命科學研究的迫切需要和重要任務。一、蛋白質組學（一）蛋白質組的概念蛋白質組(Proteome)的概念最先由MarcWilkins提出，指由一個基因組，或一個細胞、組織表達的所有蛋白質(PROTein)。蛋白質組包含時間、空間的概念，隨著組織、甚至環境狀態的不同而改變。蛋白質的種類和數量在同一機體的不同細胞中是各不相同的。同一細胞，在不同時期、不同條件下，蛋白質組也是在不斷改變的。在病理或治療過程中，細胞蛋白質的組成及其變化與正常生理過程的也不同。（二）蛋白質組學的概念蛋白質組學(proteomics)

是指研究蛋白質組的一門新興科學。是從整體的角度分析細胞內動態變化的蛋白質組成成份、表達水平與修飾狀態，了解蛋白質之間的相互作用與聯系，揭示蛋白質功能與細胞生命活動規律。

主要研究內容

蛋白質結構及其轉錄后修飾的微特征鑒定；

局部蛋白質組或比較蛋白質組學；

蛋白質之間的相互作用。

二、蛋白質組學的分類1.表達蛋白質組學（expression

proteomics）是研究差異樣品間蛋白質表達量的變化。2.結構蛋白質組學（structuralproteomics）又稱細胞圖譜蛋白質組學，針對某一特定細胞器中全部蛋白質或蛋白質復合體的結構進行分析，確定它們在細胞質中的定位，了解蛋白質之間的相互關系。3.功能蛋白質組學(functionalproteomics)是指對蛋白質間、蛋白質與DNA/RNA間的相互作用及蛋白質翻譯后修飾的研究。以細胞內與某個功能有關或某種條件下的一群蛋白質為主要研究內容，由此建立細胞內外信號傳遞的復雜網絡。三、蛋白質組與轉錄組的關系轉錄組研究的是mRNA總和，蛋白質組研究的是特定時間和空間組織、細胞或機體的所有蛋白質，前者指導后者，但并不絕對，因為翻譯有調控和后續修飾、跨膜轉動作用。四、蛋白質組學的主要研究技術在基因組研究中所普遍采用的PCR技術來對DNA/RNA擴增，痕量蛋白無法進行擴增。蛋白質組也沒有一種測序技術與基因組研究中起關鍵作用的自動化的DNA測序技術相媲美。Chip等技術的發展使我們對基因的研究可以高通量，而對蛋白質組的研究離高通量還有很大差距。（一）雙向凝膠電泳雙向凝膠電泳（two-dimensional（...維的，尺寸的）electrophoresis，2-DE）：是等電聚焦電泳和SDS的組合，即先進行等電聚焦電泳（按照pI分離），然后再進行SDS（按照分子大小），經染色得到的電泳圖是個二維分布的蛋白質圖。（二）生物質譜質譜（MassSpectrometry,MS）是在高真空系統中測定樣品的分子離子及碎片離子質量，以確定樣品相對分子質量及分子結構的方法，即樣品分子離子化后，根據不同離子間質核比（m/z）的差異來分離并確定分子量。基于：核素的準確質量是一多位小數，決不會有兩個核素的質量是一樣的，而且決不會有一種核素的質量恰好是另一核素質量的整數倍。原理：使試樣中各組分電離生成不同荷質比的離子，經加速電場的作用，形成離子束，進入質量分析器，利用電場和磁場使發生相反的速度色散——離子束中速度較慢的離子通過電場后偏轉大，速度快的偏轉小；在磁場中離子發生角速度矢量相反的偏轉，即速度慢的離子依然偏轉大，速度快的偏轉小；當兩個場的偏轉作用彼此補償時，它們的軌道便相交于一點。1.基質輔助激光解吸電離飛行時間質譜（MALDI-TOF-MS）基質附助激光解吸電離離子源（MALDI）的原理是用激光照射樣品與基質形成的共結晶薄膜，基質從激光中吸收能量傳遞給生物分子，而電離過程中將質子轉移到生物分子或從生物分子得到質子，而使生物分子電離的過程。因此它是一種軟電離技術，適用于混合物及生物大分子的測定。2.電噴霧離子化質譜（ESI-MS）在噴射過程中利用電場完成多肽樣品的離子化，根據其質荷比差異進行分離，并確定分子質量。飛行時間質量分析器（TOF）的原理是離子在電場作用下加速飛過飛行管道，根據到達檢測器的飛行時間不同而被檢測即測定離子的質荷比（M/Z）與離子的飛行時間成正比，檢測離子。肽質量指紋譜（PMF）肽質量指紋譜（PeptideMassF