基因組學(xué)課件蛋白質(zhì)

第九蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)組1Lifeisbasedonproteinsandtheirin 2OneGenome–different21.蛋白質(zhì)的合成ProteinBiosynthesisor蛋白質(zhì)的生物合成又稱翻譯，是以mRNA為模板指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的過3蛋白質(zhì)合成體ProteinBiosynthesis三種mRNA（messengerRNA,信使RNA）rRNA（ribosomalRNA, tRNA（transferRNA,轉(zhuǎn)移RNA）4（1）真核生物mRNA的特影響翻譯起始影響翻譯起始調(diào)控的5’非翻譯區(qū)的發(fā)夾結(jié)上游開放閱讀框（upstreamopenreadingframeKozak序列63’ploy(A)5’端帽子指導(dǎo)起始因子搜索起 子，并與之結(jié)合5’非翻譯區(qū)的發(fā)夾結(jié)構(gòu):影響翻譯效率。（例：植物醇溶 編碼的mRNA，其引導(dǎo)序列含有不完全的反向重復(fù)序列，產(chǎn)生一20bp長的雙鏈RNA，如果這段重復(fù)序列缺失，翻譯效率可增加50倍。內(nèi)部核糖體進入位點賴（N）譯RNA 樣 帽。7上游開放閱讀框NA例：酵母 ， 合成的GCN4蛋白是許多氨基酸合成的轉(zhuǎn)錄因子，在細胞遭遇氨基酸饑餓時，GCN4蛋白可以大量合成 mRNA上游uORF的編碼序列合成短肽，以減少下游GCN4蛋白質(zhì)起子的利用。由于GCN4蛋白質(zhì)合成減少，氨基酸合成 的表達受到抑制8 3’ploy(A)在果蠅的胚胎發(fā)育過程中，有許多母源mRNA在卵細 (2)讀框架（reading指mRNA中一段含有翻 的堿基序列AUGGGC 氨基 氨基 氨基每三個一組連續(xù)閱 閱讀框架可能存在的閱讀框架 閱讀框架 閱讀框架 核糖體選擇正確的開放框 開放閱讀（openreading開放閱讀AUGGGCAAUCCCUA 終 真核 白質(zhì)翻譯的起首先識別mRNA5’端tN(elonnfacto，)tNtNtNNNN如果A位點mRNA是UAA、UGA或UAG終止子(terminationcodon或stopcodon)，由于沒有與之匹配的反子，氨酰-tRNA不能結(jié)體上，于是蛋白質(zhì)合成終止。StopStop2、蛋白質(zhì)組（學(xué)）誕生的必蛋白質(zhì) 生理功能的執(zhí)行者和命現(xiàn)象的直接蛋白 生命活動的執(zhí)行只有蛋白質(zhì)才是生物最終表型的決定因 preteios（第一,希臘語即蛋白質(zhì)是生物的“第一物質(zhì)”，沒蛋白質(zhì)就沒 改變后的血紅蛋白稱為鐮狀血紅蛋白組和轉(zhuǎn)錄組不能準(zhǔn)確地代表（1）一 組對應(yīng)著多個蛋白質(zhì)組（動態(tài)的蛋白質(zhì)組（2）mRNA表達與相應(yīng)的蛋白表達存在時間（3）mRNA表達的部位（4）不同mRNA的穩(wěn)定性和翻譯效率不同，有的甚至不翻（5）不同蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性不同（結(jié)構(gòu)蛋白、信號分子（6）premRNA通過可變剪接生成不同的成熟（8）蛋白質(zhì)之間的相互作用更難 水平得以認可變剪接（Alternative選擇性表達出不同蛋白可變 Dscam 過38,000mRNA種翻譯后是指蛋白質(zhì)共價加工的過400多種修飾乙?；ǔＳ诘鞍踪|(zhì)的N末端加入甲基化—在賴、精氨酸等的側(cè)鏈氨基上加入 正是在這樣的背景下,蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)運而數(shù)萬的蛋白質(zhì)“魚群單鉤獨釣VS“一網(wǎng)打盡”的全景全息研究模（二）、蛋白質(zhì)組學(xué)研究的歷 組計劃 科學(xué)家NormsnG.Anderson蛋白質(zhì)組學(xué)時代到來的標(biāo)志《Electrophoresis1997年，Wilkins等 2000年，第一個完整蛋白質(zhì)組“ 蛋白質(zhì)組學(xué)時代到來的標(biāo)志 與展望“Andnowfortheproteome”；“Proteomicsingenomeland”對蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)出了時代性O(shè)rganization,HUPO）成立2001年 把蛋白質(zhì)組學(xué)列為六大研究熱點之第（第一是干細胞1、蛋白質(zhì)組及蛋白蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)組學(xué)科，是功能組學(xué)的重要組成部分。蛋白質(zhì)組 組的這些差異所致結(jié)果（1）1 對應(yīng)N個蛋白，蛋白數(shù)遠 人 數(shù)由32億對堿基，編 目前認為是大概法國國 中心 爾Cell 10311061107Proteomeofa 108（2）（2）一 組對應(yīng)著多個蛋白質(zhì)蛋白組主導(dǎo)，型“Abutterflyandacaterpillarhavethesamegenomebutdifferent從 卵發(fā)展到從卵發(fā)展到各期胚胎1012胞胞類型，再成年，再逐漸衰外形、形成和 曾以為：生命的復(fù)雜程度 數(shù)目成正細酵真

真核生豆科果軟體動

鯊軟骨原核生

多骨兩棲爬蟲鳥人哺乳動 數(shù)水稻：45022-55615內(nèi)蛋白質(zhì)相互作用的數(shù)量大約為65*是果蠅的10倍（兩者 數(shù)差不到2倍*是單細胞酵母的20的Estimatingthesizeofthehuman PNAS,2008,105:6959-個復(fù)雜交錯和精密調(diào)控的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)蛋白質(zhì)相互作用個復(fù)雜交錯和精密調(diào)控的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)“植物相互作用組數(shù)據(jù)庫 nt ctome膜融細胞結(jié)蛋白質(zhì)折蛋白質(zhì)移

蛋白質(zhì)降囊泡運細胞極胞

氨基酸代細胞同期交配反分信號轉(zhuǎn)

有蛋白質(zhì)修染色質(zhì) 結(jié)RNA聚合酶II轉(zhuǎn)

減DNA合重DNA修蛋白質(zhì)合RNA加核-胞質(zhì)RNA聚合酶III轉(zhuǎn)脂質(zhì)/脂RNA聚合酶III轉(zhuǎn)

細胞應(yīng)急

磷化合物

RNA聚合酶I轉(zhuǎn)2016-5-

蛋白質(zhì)相互作二、蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容及方(一)蛋白質(zhì)組學(xué)研究的主要內(nèi)（basicmc鑒生內(nèi) 2、比較蛋白質(zhì)組學(xué)（comparativeproteomics）：對生物體（二）（二）

蛋白樣品的蛋白樣品的IEF和PAGE胰酶對脫色后蛋白質(zhì)的消感的切質(zhì)譜質(zhì)譜的多 圖、 分質(zhì)譜結(jié)果的生物質(zhì)譜結(jié)果的生物信息學(xué)分析和

（三）蛋白質(zhì)組學(xué)的主要 翻譯后修飾的鑒定：如磷酸化、糖基化、酶原激活等過程基于液相色譜的工作流程（LC-based ClassicalGE&LCtoProteinIDGapelo(2010)J雙向電泳（twodimensionalgelelectrophoresis,2D-差示電泳（differentialgelelectrophoresis,DIGE毛細管電(capillaryelectrophoresis,(highperformanceliquid分子篩柱層析質(zhì)譜分massspectrometry生物信息蛋白質(zhì)組 所需的條蛋白質(zhì)組一般技術(shù)1、樣品的提取蛋白質(zhì)組一般技術(shù)2、雙向電3、固定、染色及脫5、圖像分析及差異點的尋6、蛋白點的挖取及酶7、蛋白點的質(zhì)譜鑒理想的樣 需滿足條樣品的保理想的樣 需滿足條 理想的樣 需滿足條 分離的一般過i、細胞和ii、樣品的提取方 TCA(三氯乙酸 酚抽iii、樣心、透析、柱層析，核酶等方法消除干 去除雜關(guān)鍵是盡量不丟失蛋白和減少核酸的清多糖的清除（超離心、TCA沉淀等去污劑的清除 沉淀法等鹽離子和外源帶電小分子的清除（透析 沉淀法iv、蛋白質(zhì)預(yù)分離技術(shù)的應(yīng) 樣品的保 i、干粉保ii、溶解保2、雙向電（1）（2）（3）上（4）平（5）第二向電 2-DE原理示意兩維間在兩片塑料膜間于－80℃保存數(shù)月。3、2-DE凝膠蛋白質(zhì)斑點的檢染色理想顯色劑的 安全靈敏簡單特異性快速穩(wěn)定兼容性4、干膠5、圖像分差異 6、蛋白質(zhì)的挖取及酶 手工挖蛋白質(zhì)的酶 脫色 還原 干 干燥 烷基酶解 樣品回 7、蛋白質(zhì)的荷比(m/e)差異,分離樣本,確定分子量質(zhì)譜分析離心

基質(zhì)輔助激光解吸電離電噴霧電離基質(zhì)輔助激光解吸/電離飛行時間質(zhì)譜

質(zhì)量分析離子

離子阱

(Matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry,MALDI-TOF-MS)常用的質(zhì)譜儀有：MALDI-TOF-MSESI-Q-MSESI-IT-MS；里葉變換離子回 質(zhì)譜鑒定和注釋蛋白質(zhì)的TypicalresultfromMALDI-Peptidefingerprinting(PMF)withMALDI- ?

data

theoretical???isidenticalto串聯(lián)質(zhì)譜測定多肽基于ITRAQ技術(shù)的蛋白質(zhì)組iTRAQiTRAQiTRAQ試劑包括3報告部肽反應(yīng)部平衡部位(圖

平衡部分：質(zhì)量數(shù)分別為31~24Da，與報告部分相互配合，保證靈敏度高：適用范圍廣：可以對任何類型的蛋白質(zhì)進行鑒定，包括膜蛋白 自動化程度高：iTRAQ實驗流 iTRAQ實驗流程 ：收集不同組別的樣本并分別取蛋白質(zhì)iTRAQiTRAQ(例如對照組用iTRAQ117標(biāo)記，其他3個實驗組分別用iTRAQ114,115,116標(biāo)處理組(114-116)中的相對表達量較數(shù)據(jù)庫檢索，得到蛋白的定性信三、蛋白質(zhì)組學(xué)的2、發(fā)3、抗4、貯藏保5、病原菌JournalofProteomics，2011（74）,8,WuWuetal.JournalofExperimentalBotany,Vol.65,No.6,pp.1651–1671, ntBiology2013,Fig.1–Theleafandflowerprimordiainpeachareenclosedindormantvegetativeandfloralbuds,respectively.(Α)Floralbudsbreakearlierthanvegetativebuds.Peachorchardinfullbloomisvulnerabletozedamagebylate-springfrosts.(Β)Peachtreebranchwithpost-dormantreadytobreakbuds.(C)Floraland(D)vegetativebudsat