蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

1、蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì) 小組組員：張維旭 馬國(guó)軍 楊億 主講人 ： 馬國(guó)軍第1頁(yè) （一）、蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用 1 在臨床疾病中應(yīng)用 2 在微生物蛋白質(zhì)組學(xué)中應(yīng)用 3 在植物研究中應(yīng)用 4 在腎臟病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用（二） 蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 1 在基礎(chǔ)研究方面 2 在應(yīng)用研究方面 3 在技術(shù)發(fā)展方面第2頁(yè) （一）、蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)用 第3頁(yè) 1、在臨床疾病中應(yīng)用第4頁(yè)1.診療：如疾病篩查、疾病分期分型等。因?yàn)椴灰粯硬±磉^(guò)程中蛋白質(zhì)種類和數(shù)量會(huì)有不一樣改變，有蛋白質(zhì)展現(xiàn)顯著上調(diào)，有則較正常生理過(guò)程出現(xiàn)缺失或顯著下調(diào)，把這些疾病特異和疾病相關(guān)蛋白質(zhì)作為生物標(biāo)志物(biomarker)。對(duì)于特定蛋白質(zhì)在特定疾病中

2、作用深入研究，為最終找到疾病病因、發(fā)病機(jī)制提供了客觀依據(jù)，也是疾病臨床分期分型分子基礎(chǔ)。 2.指導(dǎo)治療：如病程分析、用藥、手術(shù)時(shí)機(jī)選擇等。 3.提供藥品開發(fā)臨床依據(jù)：如確定藥品靶點(diǎn)、新藥開發(fā)(一些藥品本身就是蛋白質(zhì))等。 4.預(yù)后判斷：如依據(jù)生物標(biāo)志物在不一樣疾病中改變，從而判斷疾病性質(zhì)和嚴(yán)重程度等第5頁(yè)1.1 在腫瘤方面應(yīng)用惡性腫瘤發(fā)生主要是因?yàn)橄嚓P(guān)基因發(fā)生突變，造成蛋白質(zhì)空間組成翻譯后被修飾發(fā)生改變，造成細(xì)胞周期失控，細(xì)胞凋亡機(jī)制紊亂，細(xì)胞轉(zhuǎn)移能力提升等方面異常。蛋白質(zhì)組學(xué)能夠分析、判定細(xì)胞同腫瘤細(xì)胞蛋白差異，對(duì)疾病診療、治療、預(yù)后評(píng)定提供有用信息。第6頁(yè)1.2 在胰腺癌上應(yīng)用 胰腺癌是外

3、科治療效果最差腫瘤之一，其年生存率不到5，這與缺乏早期診療可靠方法相關(guān)。糖鏈抗原19-9（CA19-9）作為胰腺癌組織分泌黏蛋白抗原，敏感性較高，但特異性不高，在胰腺癌早期診療篩查中應(yīng)用受到了限制。第7頁(yè)1.2 在胰腺癌上應(yīng)用 現(xiàn)在可利用SELDI技術(shù)分析胰腺癌病人同正常人血清并判定出兩個(gè)最含有識(shí)別能力蛋白質(zhì)峰，診療敏感度為78，特異性為97，高于現(xiàn)有血清標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)物CA19-9。而且二者聯(lián)用診療準(zhǔn)確率更高。第8頁(yè)1.3 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面應(yīng)用 伴隨我國(guó)人口老齡化到來(lái)，老年病尤其是老年性神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病率日趨升高，臨床上主要有阿爾茨海默癥（AD）帕金森癥等，臨床上還未找到特效治療方法也極難抓住良

4、好治療時(shí)機(jī)。第9頁(yè)1.3 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面應(yīng)用 應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)覺(jué)AD腦脊液和/或血漿蛋白特異性改變，可為AD診療、治療藥品設(shè)計(jì)和篩選奠定基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)分析AD病人血漿蛋白后發(fā)覺(jué)，AD相關(guān)蛋白載脂蛋白E、tau-1和早老蛋白均可在病人血漿中檢測(cè)到，提醒位于細(xì)胞器tau-1和早老蛋白外流到血漿中，而且到達(dá)可檢測(cè)水平，對(duì)這些蛋白在血漿中異構(gòu)體分析將有利于腦部疾病診療，而不需要損傷腦組織。第10頁(yè) 2 在微生物蛋白質(zhì)組學(xué)中應(yīng)用第11頁(yè)2.1 病毒微生物蛋白質(zhì)組學(xué)因?yàn)椴《疚⑸锱c感染性疾病親密相關(guān)，研究這些致病微生物蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)于了解其毒性因子、抗原以及疫苗制備非常主要。在已完成基因組測(cè)序47種致病

5、蘇白及其菌株中，有14種已進(jìn)行過(guò)蛋白質(zhì)組研究，其中對(duì)大腸埃希菌、流感嗜血桿菌、結(jié)合分支桿菌等三種菌還進(jìn)行過(guò)模式菌和臨床病菌差異蛋白質(zhì)組比較研究第12頁(yè)2.1.1 遺傳與變異方面研究 遺傳與變異方面研究主要是通蛋白質(zhì)研究結(jié)果與基因組預(yù)測(cè)（開放閱讀框）ORF相比較來(lái)校正基因組研究結(jié)果。蛋白質(zhì)組研究結(jié)果能夠?qū)蚪M研究結(jié)果起到補(bǔ)充和修正作用，而且經(jīng)過(guò)同一致病菌不一樣菌株蛋白質(zhì)研究，能夠?qū)Σ≈赀M(jìn)行分類。第13頁(yè)2.1.2 病原菌致病機(jī)理及毒力因子研究 經(jīng)過(guò)在整體水平上比較病原菌和非致病菌蛋白質(zhì)譜，以及在各種環(huán)境下致病菌毒力和蛋白質(zhì)譜改變，能夠發(fā)覺(jué)致病株毒力調(diào)控機(jī)制和毒力因子。第14頁(yè)2.1.3 研究宿

6、主和微生物相互關(guān)系，尋找免疫靶點(diǎn)，開發(fā)新型疫苗 蛋白質(zhì)組研究方法與免疫雜交方法相結(jié)合研究已廣泛應(yīng)用于宿主對(duì)病原菌體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答研究中，并形成了蛋白質(zhì)一個(gè)新分支免疫蛋白質(zhì)組。經(jīng)過(guò)細(xì)菌蛋白質(zhì)組與宿主多克隆血清雜交反應(yīng)，能夠發(fā)覺(jué)新抗原決定因子群，以用于疫苗開發(fā)和診療分析。第15頁(yè)2.1.4 藥品抗性研究 經(jīng)過(guò)抗性菌株與敏感菌株差異蛋白質(zhì)組研究，能夠?qū)?xì)菌耐藥機(jī)制進(jìn)行研究，發(fā)覺(jué)抗藥性相關(guān)因子，為新藥研究提供線索。第16頁(yè)2.1.5 抗菌藥品開發(fā) 首先是經(jīng)過(guò)分析細(xì)菌反抗菌藥品有不一樣反應(yīng)菌株蛋白質(zhì)組能夠?qū)ふ倚驴咕幤?，篩選靶點(diǎn)和模式。而利用一組作用位點(diǎn)類似抗菌藥品能夠篩選出與該類藥品對(duì)應(yīng)標(biāo)志物和作用

7、模式，確定標(biāo)志物和作用模式又可用于篩選新候選藥品或用于確證一些新化合物真實(shí)作用機(jī)制和位點(diǎn)。第17頁(yè)2.2 模式微生物蛋白質(zhì)組學(xué)后基因組時(shí)代經(jīng)典模式生物含有適合用于各種遺傳學(xué)研究方法、傳代時(shí)間短、有雄厚研究基礎(chǔ)特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于生物學(xué)問(wèn)題簡(jiǎn)單化研究，因而模式微生物蛋白質(zhì)組研究也是微生物蛋白質(zhì)組研究一個(gè)主要方面。工作重點(diǎn)在于建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)、蛋白質(zhì)表示與調(diào)控、蛋白質(zhì)復(fù)合物和蛋白質(zhì)相互作用研究等方面。研究最廣泛模式微生物是原核大腸桿菌和真核酵母菌（包含釀酒酵母和裂殖酵母).第18頁(yè) 3 在植物研究中應(yīng)用第19頁(yè)3.1 植物生理蛋白質(zhì)組學(xué)植物生理蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)于更加好地了解非生物脅迫傷害機(jī)

8、制、植物對(duì)非生物環(huán)境適應(yīng)機(jī)制、生物之間相互作用機(jī)制、植物激素調(diào)整作用等有主要意義。Renaut 等于 年對(duì)歐洲山楊低溫下適應(yīng)反應(yīng)蛋白質(zhì)研究表明, 低溫誘導(dǎo)一系列伴侶蛋白、應(yīng)激蛋白、解毒酶和信號(hào)傳導(dǎo)相關(guān)蛋白質(zhì)含量增加或重新合成,而細(xì)胞壁和功效相關(guān)蛋白質(zhì)降低。第20頁(yè)3.1 植物生理蛋白質(zhì)組學(xué) Christian L 等于 年為了研究NO 信號(hào)分子在植物中調(diào)整作用, 采取蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法對(duì)由NO 處理后擬南芥【Arabidopsisthaliana (Linn.) Heynh】中發(fā)生硫基亞硝化蛋白質(zhì)進(jìn)行研究發(fā)覺(jué), NO 可能是經(jīng)過(guò)蛋白質(zhì)硫基亞硝化作用來(lái)調(diào)整細(xì)胞中應(yīng)激反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、信號(hào)調(diào)整、

9、細(xì)胞骨架、代謝作用等相關(guān)信號(hào)路徑。第21頁(yè)3.2 植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學(xué)植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學(xué)主要以蛋白質(zhì)組學(xué)標(biāo)識(shí)為紐帶聯(lián)絡(luò)基因多樣性和表型多樣性, 有利于了解植物種內(nèi)和種間進(jìn)化趨勢(shì)。David 等及Picard等于1997 年分別利用D分析了親緣關(guān)系很近硬粒小麥(Triticum aestivum Linn.)不一樣株系遺傳多樣性, 發(fā)覺(jué)品系間多態(tài)性很低, 而且7 個(gè)蛋白能夠用于基因型判定。第22頁(yè)3.2 植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學(xué) Barreneche 等比較了6個(gè)歐洲國(guó)家23 種櫟屬(Quercus Linnaeus)植物,分析了幼苗總蛋白質(zhì), 共得到530 種蛋白質(zhì), 其中101 個(gè)

10、含有多態(tài)性。 試驗(yàn)結(jié)果顯示, 種內(nèi)和種間距離非?？拷? 而且證實(shí)無(wú)?；礠. petraea(Mattuschka) Lieblein和夏櫟(Q. robur Linn.) 2 個(gè)種遺傳分化水平很低。第23頁(yè)3.3 植物組織器官蛋白質(zhì)組學(xué) 主要研究植物根、莖、葉、種子、芽、種皮、愈傷組織等蛋白質(zhì)組, 有利于我們了解特定組織器官、主要生理過(guò)程相關(guān)蛋白質(zhì)功效和了解植物發(fā)育過(guò)程機(jī)制。Komat等以雙向凝膠電泳分離水稻綠葉和枯葉中蛋白質(zhì)組后, 從中篩選出85 種蛋白質(zhì)進(jìn)行N 端Edman降解測(cè)序。對(duì)其中21 種蛋白質(zhì)N 端序列作了判定, 結(jié)果顯示綠色葉子中有促進(jìn)光合作用蛋白質(zhì)。另外, 枯黃葉子中只發(fā)覺(jué)

11、了L-抗壞血酸鹽過(guò)氧化物酶, 顯示枯黃葉子中含油氣保護(hù)作用過(guò)氧化物酶。第24頁(yè)3.3 植物組織器官蛋白質(zhì)組學(xué) Ricardo 等于 年對(duì)大麻(Cannabissativa Linnaeus)葉、花、槲果組織特異性蛋白研究表明, 大麻醇在這些組織中表示顯著不一樣, 主要在槲果中分布。Hajduch 等于 年對(duì)大豆(Glycine max Linn.) 種子飽滿期數(shù)百種蛋白質(zhì)進(jìn)行了判定, 其中還有許多與種子飽滿相關(guān)裂解酶、半胱氨酸和蛋氨酸生物合成酶、脂肪氧化酶及未知蛋白質(zhì)積累等還在繼續(xù)研究中。第25頁(yè)3.4 植物亞細(xì)胞蛋白組學(xué)研究一個(gè)細(xì)胞器內(nèi)表示蛋白質(zhì)組。當(dāng)前研究較多是葉綠體, 對(duì)線粒體和其它細(xì)胞

12、器蛋白質(zhì)組學(xué)研究也有報(bào)道。分析煙草、擬南芥、水稻亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)質(zhì)膜、線粒體膜、高爾基體膜、液泡膜等蛋白質(zhì)組, 為在基因水平上研究植物功效提供了有利線索。許多參加光合作用基因也已經(jīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)作了判定, 如Lieselbach 等于 年分析擬南芥葉綠體類囊體腔內(nèi)蛋白質(zhì)組時(shí), 判定到一個(gè)新型質(zhì)體藍(lán)素。另外, 對(duì)擬南芥胞質(zhì)核糖體、植物次生壁生長(zhǎng)、花粉授粉種間隔離和線粒體內(nèi)分子判定研究中, 也開始使用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)。第26頁(yè) 4 在腎、臟病研究中應(yīng)用第27頁(yè)4 在腎臟病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用疾病蛋白質(zhì)組學(xué)：疾病蛋白質(zhì)組學(xué)研究是利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，經(jīng)過(guò)比較正常和病理狀態(tài)下細(xì)胞或組織中蛋白質(zhì)在表示數(shù)量、表示位置和修飾

13、狀態(tài)上差異，能夠發(fā)覺(jué)與病理改變相關(guān)或疾病特異性蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)，不但可為探索疾病發(fā)病機(jī)制提供線索，還可作為疾病診療分子標(biāo)識(shí)，以及作為藥品開發(fā)作用靶點(diǎn)。第28頁(yè)4 在腎臟病學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用4.1 應(yīng)用于腎臟疾病發(fā)病機(jī)制研究 蛋白尿發(fā)生機(jī)制研究 糖尿病腎病病理機(jī)制研究 腎毒性損傷機(jī)制研究 組成尿毒癥毒素蛋白質(zhì)4.2 應(yīng)用于腎臟疾病診療4.3 應(yīng)用于腎臟疾病治療及藥理研究第29頁(yè) （二） 蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展趨勢(shì)第30頁(yè)1 在基礎(chǔ)研究方面 近兩年來(lái)蛋白質(zhì)組研究技術(shù)已被應(yīng)用到各種生命科學(xué)領(lǐng)域，如細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等。在研究對(duì)象上，覆蓋了原核微生物、真核微生物、植物和動(dòng)物等范圍，包括到各種主要生物學(xué)現(xiàn)象，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞分化、蛋白質(zhì)折疊等等。在未來(lái)發(fā)展中，蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域?qū)⒂訌V泛。第31頁(yè)2 在應(yīng)用研究方面 蛋白質(zhì)組學(xué)將成為尋找疾病分子標(biāo)識(shí)和藥品靶標(biāo)最有效方法之一。在對(duì)癌癥、早老性癡呆等人類重大疾病臨床診療和治療方面蛋白質(zhì)組技術(shù)也有十分誘人前景，當(dāng)前國(guó)際上許多大型藥品企業(yè)正投入大量人力和物力進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)方面應(yīng)用性研究。第32頁(yè)3 在技術(shù)發(fā)展方面 蛋白質(zhì)組學(xué)研究方法將出現(xiàn)各種技術(shù)并存，各有優(yōu)勢(shì)和局限特點(diǎn)，而難以像基因組研究一樣形成比較一致方