human genome indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
蛋白质组学的发展进展
质谱：
• 样品分子离子化后，根据不同离子间的质荷比(m/z)的 差异来分离并确定分子量。
应用：1、小分子有机物质的检测 2、有机大分子物质的检测 3、新的离子化技术的出现，如介质辅助的激光解析/离 子化、电喷雾离子化
蛋白质组信息学 • 生物信息学已经成为当代生物学和医药学的组成部分,用于 巨量生物信息资源的收集、存储、处理、搜索、利用、共享、 服务、研究和开发。它常由数据库、计算机网络和应用软件 三大部分组成。在基因组计划中它已经发挥了不可取代的作 用, 而在蛋白质组计划中也日益成为强力的支撑。不过, 蛋白 质组比基因组具有更大的复杂性, 因而蛋白质组信息学更有 挑战性。
谢谢！
• 英国建立三个蛋白质组研究中心对已完成或即将完成全基因 组测序的生物体进行蛋白质组研究。 • Celera公司投资上亿美元独自启动了全面鉴定和分类汇总人 类组织、细胞和体液中的蛋白质及其异构体，构建新一代的 蛋白质表达数据库的工作。
• 我国也于1998年启动了蛋白质组学研究，在中科院上海生物化学 研究所举办了两次全国性的蛋白质组学研讨会 • 2003成立了中国人类蛋白质组组织（CHHUPO），并分别于2003年 9月、2004年8月以及2005年8月召开了中国蛋白质组学首届、第 二届及第三届学术大会，2004年10月在中国北京召开了第三届国 际蛋白质组学会议。 • 科技部已将疾病蛋白质组研究列入我国“973”计划项目和“863” 计划项目；国家自然科学基金委员会也将“蛋白质组研究”列为 重点项目。 • 我国在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白质组研究方面取得了较 大的进展。
• 二、主要研究内容 • 二、蛋白质组学的发展进展
• 三、蛋白质组学的相关技术及应用
蛋白质组和蛋白质组学的概念
• 蛋白质组（proteome）：基因组表达的所有蛋白质。
• 1994年由Williams和Wilkins提出,指的是不同细胞在不同时 相表达不同的蛋白质。 • 对应于基因组的所有蛋白质构成的整体，不是局限于一个或 几个蛋白质。
图像分析及数据处理
• 将染色后的凝胶放在 GS-710光密度扫描仪上， 扫描后的图像用 PDQUEST 2D 软件分析， 选择部分匹配的蛋白质 斑点进行比较。
大肠杆菌全蛋白提取液双向电泳凝胶染色后照片
应用：
• 可用于研饰等。 • 2-DE 凝胶图谱斑点：应用于医学领域通过斑点对 比寻找差异蛋白，从而发现疾病相关蛋白，寻找用 于诊断的疾病相关标记分子，寻找疾病相关的蛋白 质药靶，以用于药物设计，研究疾病的致病机理。
等点聚焦（IEF）
IPG 胶条平衡
• 胶条由一向转移到二向必须进行胶条平衡，目的主要是进行蛋白质的 烷基化及让电泳介质达到与二向SDS-PAGE相同的缓冲体系。烷基化 的目的是对蛋白质自由巯基进行修饰，是断开的二硫键不会再重新形 成。
SDS - PAGE
• 在恒温下进行,一般采用1. 5～1mm厚的聚丙烯酰胺凝胶,进行5～8小时左右。 起始时用低电流或低电压,样品在完全走出一向胶条时,再加大电流(或电 压) ,待指示剂达到底部边缘时即可停止电泳。
蛋白质组学的相关技术及应用
• 双向电泳技术： • 原理：双向电泳（two-dimensional electrophoresis,2-DE）是等电聚焦电泳和 SDS-PAGE的组合，即先进行等电聚焦电泳（按照等电点分离），然后再进行 SDS-PAGE（按照分子大小），经染色得到的电泳图是个二维分布的蛋白质图。 • 等电聚焦电泳：蛋白质分子具有两性解离及等电点的特征，等电点是蛋白质组分 的特性量度，将等电点不同的蛋白质混合物加入有pH梯度的凝胶介质中，在电场 内经过一定时间后，各组分将分别聚焦在各自等电点相应的pH位置上，形成分离 的蛋白质区带。 • SDS-PAGE：仅根据蛋白质亚基分子量的不同分开蛋白质。在样品介质和丙烯酰 胺凝胶中加入离子去污剂和强还原剂（SDS即十二烷基硫酸钠）后，蛋白质亚基 的电泳迁移率主要取决于亚基分子量的大小。
双向电泳流程图
样品制备：
样品制备主要包括溶解、变性、还原等步骤, 以充分破坏蛋白质之间的相互 作用, 并同时除去其中的非蛋白质组分如核酸等。 (1) 细胞培养、处理和收集； (2) 将细胞在 IEF 裂解缓冲液中溶解
(3) 将样品离心以去除不溶的细胞碎片和 DNA ，提取上
清， -80 ℃保存。
• 同一基因组在不同细胞、不同组织中的表达情况各不相同 。
• 在空间和时间上动态变化着的整体。
蛋白质组学(proteomics)
• 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份、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。
蛋白质组学
152310016 郑彩云
背 景
• 基因数量有限性和基因结构的相对稳定性 VS 生命现象的复杂性和多变性
• 从genomic到proteome • 对蛋白质的数量、结构、性质、相互关系和生 物学功能进行全面深入的研究，其已成为生命 科学研究的迫切需要和重要任务。
主要内容
• 一、蛋白质组学的概念
染色
• 银染法：灵敏度高，可以在电泳图中找到含量较低的蛋 白，所需的上样量较少（每点仅需0.1 ng），可以检测 到小于1ng的蛋白点，但线性范围小于2个最高数量级。 对温度依赖性大，而且需要精确控时的操作 • 考马斯亮兰：灵敏度较低，检测限度约为每点10ng蛋白， 但可以染色多种蛋白质，并能与蛋白量呈两个最高数量 级的线性关系。 • 荧光染色法：一种终点染色方法， 可以检测到大约1 ng 的蛋白点。荧光染色法与蛋白量呈3 个最高数量级的线 性关系，需用荧光扫描仪显示用荧光染色法染色的蛋白 点。
主要研究内容
• 1、了解某种特定的细胞、组织或器官制造的蛋白质种类
• 2、明确各种蛋白质分子是如何形成类似于电路的网络的
• 3、描绘蛋白质的精确三维结构，揭示其结构上的关键部
位，如与药物结合并且决定其活性的部位。
与基因组学的关系
The study of proteins expressed by genomes Completion of the sequencing of the 1st draft of
• 1996年澳大利亚建立了世界上第一个蛋白质组研究中心 （Australia Proteome Analysis Facility，APAF） • 美国国立癌症研究院（NCI）投资1000万美元建立肺、直肠、 乳腺、卵巢肿瘤的蛋白质组数据库。
• NCI和FDA共同投资数百万美元建立癌症不同阶段的蛋白质组 数据库。