速度快（5~15min），蛋白质的生物活性能保持：一旦 用络合剂如EDTA或Tris/甘氨酸转移缓冲液来络合金属离 子就可进行提取来转移蛋白质。
它主要适用于蛋白质显色、完整蛋白质的胶上被动提取 以及质谱分析。
该技术主要包括金属盐染料实用、文档锌－咪唑染料等的使用。
胶体扩散染料
主要用于高灵敏度检出电转印至硝酸纤维素和 PVDF膜上的蛋白质，不用于胶内染色。
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。
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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。
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1997年召开了第一次国际“蛋白质组学”会议 1998年在美国旧金山召开了第二届国际蛋白质组学会 议 1999年1月在英国伦敦举行了应用蛋白质组会议
▪ Aim - 3D structures of all protein folds !
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主要内容
第一节 蛋白质组学的概念及发展进展 第二节 蛋白质组表达模式的研究方法 第三节 蛋白质组功能模式的研究方法
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第一节 蛋白质组学的概念及发展进展
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蛋白质组和蛋白质组学的概念
蛋白质组（proteome）：PROTEins + genOME，意 思是Proteins expressed by a genome（基因组表达的 所有蛋白质）。
工 Hans G. Dehmelt and Wolfgang Paul - 1989年同获诺贝尔物理奖 作 主要贡献：开发了离子阱质谱技术。
20世纪40年代 开始用于有机物分析
20世纪60年代
出现了气相色谱-质谱联用仪 成为有机物分析的重要仪器
20世纪80年代
质谱新技术：电喷雾电离源，大气压化学电离源 液相色谱-质谱联用仪 感应耦合等离子体质谱仪
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Sir Joseph John Thomson - 1906年诺贝尔物理奖 主要贡献：气态下离子导电的理论和实验探索
Frederick Soddy - 1921年诺贝尔化学奖
质 主要贡献：使我们对放射活性物质的认识大大提高，另外他对同位素的 起源和性质也作了出色工作。
谱 相Βιβλιοθήκη Francis William Aston - 1922年诺贝尔化学奖 主要贡献：使用质谱方法大规模的研究非放射性元素的同位素；提出整
关 数规则。
这三种染料的电泳染色结果与在酵母中通过SAGE所获得的 基因表达水平的动态范围相匹配。
在Tris/甘氨酸转印缓冲液中染色后，蛋白质可被转印至膜上 并进行免疫染色或Edman测序来鉴定蛋白质。
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金属螯合染料
这是一类与现代蛋白质组学研究相兼容的、相对较新 的蛋白质显色试剂，其设计专门与常用微量化学表征 过程兼容。它们不包含戊二醛、甲醛或Tween-20等， 很容易和集成化蛋白质组学平台（包括自动化凝胶染 色仪、图像分析工作站、机器人剪切仪器、蛋白质酶 解工作站和质谱仪等）相结合。
Genomics （基因组学） Post-genomic science （后基因组时代）
Functional genomics （功能基因组学） ▪ Transcriptomics（ 转录组学） ▪ Proteomics （蛋白质组学） ▪ Metabolomics （代谢组学）
Structural genomics （结构基因组学）
这些软件可以完成蛋白质点的识别、匹配等， 具有很强的分析功能，但其缺点是需要很多 的图像手工校对，
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正常肝细 胞和肝癌 细胞的蛋 白质组双 向电泳差 异表达谱
园点标记 的点为两 者的差异 蛋白
数字号码
为蛋白质
点在参考
胶中的索
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引号
蛋白质的胶内酶切
包括感兴趣蛋白点的挖取、含蛋白质凝胶的 脱色、胶内蛋白质的酶切等过程
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。
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主要研究内容
了解某种特定的细胞、组 织或器官制造的蛋白质种类；
蛋白质组功能模式
The systematic study of proteinprotein interactions through the isolation of protein complexes
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基因组 组
转录组
蛋白
The study of proteins expressed by genomes Completion of the sequencing of the 1st draft of human genome
明确各种蛋白质分子是如 何形成类似于电路的网络的；
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。
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蛋白质组研究包括两个方面：
Proteomic s
表达蛋白组学
The study of global changes in protein expression
各国政府支持，国际著名研究和商业机构 加盟： 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）
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美国国立癌症研究院（NCI）投资1 000 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。
indicates there are approximately 250,000 proteins in the human genome Only 2-5% of proteins in human genome have been identified
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功能蛋白质组学 (functional proteomics)的提出
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（五）质谱分析
样品分子离子化后，根据不同离子间质核比 （m/z）的差异来分离并确定分子量
离子化
m/z
质谱
定性 定量
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原理
质谱分析是先将物质离子化，按离子的质荷 比分离，然后测量各种离子谱峰的强度而实 现分析目的的一种分析方法。
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质谱技术发展过程
20世纪初
J.J. Thomson制成第一台质谱仪 主要是用来进行同位素测定和无机元素分析
蛋白质组学
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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
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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已成为生命科学 研究的迫切需要和重要任务。
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The era of ‘omics’-based science
1994年由Williams和Wilkins提出，是一个动态的概念， 指的是不同细胞在不同时相表达不同的蛋白质。
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蛋白质组：
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。
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。
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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。
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第二节 蛋白质组表达模式的研究方法
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主要研究目标
研究蛋白质组组成成分、差异和功能
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样品预分级主要作用在于提高低 丰度蛋白质的上样量和检测灵敏 度。
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组织水平上的蛋白质组样品制备
临床样本都是各种细胞或组织混杂， 而且状态不一，如肿瘤中癌变的上皮类 细胞总是与血管、基质细胞等混杂。
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激光捕获显微切割(laser capture microdissection，LCM)
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2-DE技术的缺点
极酸、极碱性蛋白质，疏水性蛋白质，极大 蛋白质、极小蛋白质以及低丰度蛋白质用此 种技术难于有效分离。
胶内酶解过程费时、费力，难于与质谱联用 实现自动化。
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新型非凝胶技术
液相色谱法 liquid chromatography，LC 毛细管电泳 capillary electrophoresis，CE
可直接在显微镜下从组织切片中精 确分离特定的细胞或细胞群。
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（二）蛋白质组研究中的样品分离
双向凝胶电泳two-dimensional electrophoresis，2-DE)：利用蛋白质 的等电点和分子量，结合凝胶化学特性， 分离各种蛋白质的方法。
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特点
可分离10～100 kD分子量的蛋白质 高灵敏度和高分辨率 便于计算机进行图像分析处理 与质谱分析匹配
胺基黑常用于转印至聚偏二氟乙烯（PVDF）和/ 或硝酸纤维素膜上的蛋白质的染色。
银染的缺点是：对某些种类的蛋白质染色效果差， 对其后的蛋白质测序和质谱分析造成影响。
这两种染色技术都可减少胶内蛋白质产量。
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负染
能专门提高PAGE胶上蛋白质的回收率，但不能用于膜上 染色。
结果表现为胶面着色而蛋白质点透明。
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（三）常见蛋白质显色技术