不同馏分或蛋白质电泳带 溶液酶切或胶上原位酶切
多肽混合物
MALDI MS or MSMS or cLC-ESI- MSMS PMF，PST OR DE NOVO 数据
生物信息学工具 蛋白质组
图1 整体蛋白质组预分离分析技术路线
细胞、组织或体液 超声、离心处理或亚细胞器分级
蛋白质提取液 溶液酶切
多肽混合物 MALDI MSMS or c2DLC-ESI- MSMS
PST OR DE NOVO 数据 生物信息学工具
蛋白质组
图2 多维蛋白质组分析技术（鸟枪法蛋白质组学方法）
2、作为生命功能的执行体——蛋白质组的研究是为了从更高 层次上深入解读生命的本质和生命活动的规律。
3、通过人类疾病蛋白质组的研究，为病理研究、早期诊断、 治疗以及药物开发提供依据。
蛋白质组学研究的内容
1、蛋白质组表达谱(proteome expression profiling) 针对已有基因组或转录组数据库的生物体、组织或细胞，
蛋白质组研究的意义
1、一些物种如小鼠、大鼠等基因组测序工作的完成，特别是 人类基因组计划草图完成（2001年）后，人们面临的迫切任务 之一便是对基因组的功能注释，而在基因组和转录组水平上常 常无法回答许多生物学问题，如基因转录和翻译的起始位点、 翻译后修饰种类和位点、定位信息以及相互作用等问题，因此， 蛋白质组的研究是基因组研究的深入和延续；
（2）生物质谱和分离科学的进步为我们提供了分离和鉴 定的技术平台和必须的手段；
（3）计算机技术的提高，特别是生物信息学的发展为我 们处理海量数据提供了有力的支持和保障。
2、蛋白质组学研究方法分类 （1）蛋白质组定性分析
依据分析对象是整体蛋白质混合物或酶切后的多肽混合物， 蛋白质组的定性分析方法分为自下向上法（bottom up）和自上 向下法(top down)；
cytoplast nuclei
对于人体：
1个受精卵发育成1012细胞，103细胞类型。其“蛋白 质组”随“时” 、“空” 处于变化之中，而“基因组” 则相对处于不变之中。因此，我们可以得出：生命体的 统一性源于基因组，生命体的复杂性源于蛋白质组。
主要研究策略
1、研究基础
（1）生物学的发展，特别是越来越多生物基因组测序的 完成，为我们提供了蛋白质组数据库；
要的生理和病理体系或过程的研究，即进行比较蛋白质组学 研究，包括疾病发生和发展机制、疾病诊断标志物以及药物 靶标等；
5、蛋白质组学中的新技术和新方法 建立蛋白质组学研究的支撑技术平台以及生物信息学研
究工具，包括各种定性、定量、结构分析和生物信息学软件 和数据库。
蛋白质组研究中的复杂性
一种细胞、组织或生物体有多少蛋白质? 人类基因组含有3～ 4万个基因，与小鼠的基因数相差不多，仅是果蝇或线虫的两 倍左右，但他们的表型相差却如此巨大，其根本问题便是蛋 白质组的差异所致。
建立相应蛋白质组或亚蛋白质组数据库。
2、蛋白质组修饰谱(proteome modification profiling) 构建蛋白质翻译后修饰的种类、修饰位点以及修饰官能团
的结构等数据库。
3、基本生物学问题 研究与生命活动过程中密切相关的问题。比如：蛋白质组
成和空间结构、定位和相互作用网络等；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、临床应用问题 以重要的生理过程或人类一些重大疾病为对象，进行重
3 蛋白质组研究方法进展
(1)复杂蛋白质组体系
目前对于组织、细胞和血浆等复杂蛋白质组的分析，均 采用多维分离技术与质谱联用的方法。其技术路线如图1和 图2所示。
细胞、组织或体液 超声、离心处理或亚细胞器分级
蛋白质提取液 整体蛋白质混合物预分离包括： 2DE，2DLC，或 LC-SDS-PAGE等
30000-40000个基因
30000个基因
共享99%基因
一个基因表达 多少种蛋白质？
蛋白质多样性
Post translated modification
Displacement
Interaction
Conformation transformation
Post translated splicing
MALDI TOF/TOF MS 在蛋白质组研究中的应用
张养军
军事医学科学院反射与辐射医学研究所 北京蛋白质组研究中心 2009年4月
报告内容：
一、蛋白质组学简介 二、生物质谱用于蛋白质组鉴定的基本原理 三、MALDI TOF/TOF MS仪器组成和基本原理 四、 MALDI TOF/TOF MS在蛋白质组研究中的应用
简要历史回顾： 1994年，澳大利亚的科学家首次提出蛋白质组概念； 1995年，蛋白质组一词首次见诸报端； 2001年4月，在美国成立了国际人类蛋白质组研究组织(Human Proteome Organization, HUPO)，随后欧洲、亚太地区都成立了 区域性蛋白质组研究组织，期望共同努力，完成人类蛋白质组计 划(Human Proteome Project)；另外，创刊了蛋白质组学专门杂 志，如《Proteomics》、《Molecular & cellular proteomics》和 《Journal of proteome research》； 2002年～现在，已举行了六届HUPO国际会议和五届中国蛋白质组 学术大会。
依据蛋白质的序列特征，蛋白质组定性分析方法可分为： 肽质量指纹谱法（PMF)和肽序列标签法（PST,也叫de novo法）
（2）蛋白质组定量分析方法 ① 直接进行比较，包括SDS-PAGE、2DE、HPLC； ② 标记方法，包括同位素标记亲和标签（ICAT，iTRQA）、 元素标记亲和标签（ECAT）、酶促18O标记、DYGE技术和 同位素氨基酸细胞培养标记(SILAC)。
1、在表达谱构建中的应用 2、在翻译后修饰研究中的应用 3、在蛋白质相互作用研究中的应用 4、在蛋白质相对和绝对定量研究中的应用
一、蛋白质组学简介
蛋白质组（proteome）：一种细胞、组织或生物体完整基因组所 对应的全套蛋白质。 蛋白质组学（proteomics)：研究细胞、组织或生物体中蛋白质 组成、定位、变化及其相互作用规律的科学。