第二講蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)

北京中醫(yī)藥大學(xué)主講人孫麗萍生物化學(xué)

（研究生）當(dāng)前第1頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)第十三章DNA的生物合成第二章蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)當(dāng)前第2頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)概述：為什么研究蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)當(dāng)前第3頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)蛋白質(zhì)組當(dāng)前第4頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)功能結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)功能是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)第一節(jié)蛋白質(zhì)化學(xué)當(dāng)前第5頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn) 酶的催化作用 運(yùn)載和儲存 協(xié)調(diào)動作 機(jī)械支持 免疫保護(hù) 激素-受體系統(tǒng) 產(chǎn)生和傳遞神經(jīng)沖動 控制生長和分化一、蛋白質(zhì)的功能當(dāng)前第6頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)二、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)當(dāng)前第7頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)β

折疊當(dāng)前第8頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)β

轉(zhuǎn)角當(dāng)前第9頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系（二）蛋白質(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系三、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系當(dāng)前第10頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象2蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)相似其功能也一致3改變蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能（一）蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系當(dāng)前第11頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1.蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象當(dāng)前第12頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)相似其功能也一致 旁系同源蛋白質(zhì)（物種內(nèi)同源，功能可能不同）同源蛋白 直系同源蛋白質(zhì)（物種間同源，功能通常相同）不變殘基與可變殘基舉例：胰島素當(dāng)前第13頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)相似其也一致當(dāng)前第14頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)紅細(xì)胞形狀的改變是由于其所含血紅蛋白的氨基酸序列發(fā)生變化。3.改變蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能當(dāng)前第15頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)舉例：鐮狀細(xì)胞貧血癥臨床表現(xiàn)：貧血細(xì)胞水平變化：紅細(xì)胞成鐮形分子水平變化：血紅蛋白氨基酸序列發(fā)生改變基因水平變化：堿基序列發(fā)生改變3.改變蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能當(dāng)前第16頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第17頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)附：蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的研究意義一級結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中氨基酸序列的改變是許多遺傳疾病的物質(zhì)基礎(chǔ)不同生物個(gè)體中執(zhí)行同一生物功能的蛋白質(zhì)其氨基酸序列越相近，則物種進(jìn)化關(guān)系越近當(dāng)前第18頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1蛋白質(zhì)構(gòu)象決定其性質(zhì)和功能2蛋白質(zhì)變構(gòu)改變其活性3蛋白質(zhì)構(gòu)象?。ǘ┑鞍踪|(zhì)構(gòu)象與功能的關(guān)系當(dāng)前第19頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)纖維狀蛋白質(zhì)多為結(jié)構(gòu)蛋白動物體的支架和外保護(hù)成分球狀蛋白質(zhì)多為功能蛋白主要是酶、調(diào)節(jié)蛋白、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和免疫球蛋白等1.蛋白質(zhì)構(gòu)象決定其性質(zhì)和功能當(dāng)前第20頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)血紅蛋白變構(gòu)變構(gòu)蛋白與變構(gòu)效應(yīng)配體變構(gòu)蛋白變構(gòu)效應(yīng)2.蛋白質(zhì)變構(gòu)改變其活性當(dāng)前第21頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第22頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第23頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)3.蛋白質(zhì)構(gòu)象病蛋白質(zhì)構(gòu)象病的概念蛋白質(zhì)構(gòu)象病的機(jī)理蛋白質(zhì)構(gòu)象病的種類當(dāng)前第24頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)構(gòu)象病的種類1、朊病毒病：由朊蛋白構(gòu)象變化所引起的疾病: 致死家族性失眠癥、瘋牛病、克雅氏病2、淀粉樣蛋白等相關(guān)的神經(jīng)退行性疾?。?阿爾茨海默病、前額顳癡呆綜合征、肌肉萎縮外側(cè)硬化癥、帕金森病3、抑絲酶家族構(gòu)象異常所引起的疾病： 遺傳性血管水腫、家族型早期發(fā)作癡呆腦病當(dāng)前第25頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第26頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第27頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)神經(jīng)退行性變化疾病的致病機(jī)理一、獲得性毒性假說：認(rèn)為蛋白質(zhì)的錯誤折疊和聚集使其獲得了神經(jīng)毒性，其直接證據(jù)是錯誤折疊的蛋白質(zhì)在體外聚集可引起神經(jīng)元的凋亡，這一假說被廣泛接受，但也有進(jìn)一步的研究對此提出質(zhì)疑并引發(fā)一些爭議。

當(dāng)前第28頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)二、炎癥假說：認(rèn)為異常的蛋白質(zhì)聚集物作為一種刺激因子，在生物體腦組織中引起慢性炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致神經(jīng)元死亡和突觸改變。進(jìn)一步的研究也認(rèn)為這一炎癥反應(yīng)對神經(jīng)退行性變化疾病中腦組織或許同時(shí)具有正、反兩方面的作用。

神經(jīng)退行性變化疾病的致病機(jī)理當(dāng)前第29頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)三、功能喪失假說：認(rèn)為神經(jīng)元的退行性變化是蛋白質(zhì)正常功能喪失所導(dǎo)致的。最初的證據(jù)是在肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥(Amyotrophiclateralsclerosis，ALS)發(fā)現(xiàn)錯誤折疊的蛋白質(zhì)能催化有毒的超氧化物陰離子轉(zhuǎn)變成過氧化氫。另報(bào)道卻和PrP在體外有超氧化物歧化酶的活性，說明蛋白質(zhì)和一些有活性的氧化還原作用金屬離子之間有異常反應(yīng)，導(dǎo)致一些活性氧基團(tuán)的生成而引起神經(jīng)退行性變化。神經(jīng)退行性變化疾病的致病機(jī)理當(dāng)前第30頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)構(gòu)象病的機(jī)理當(dāng)前第31頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)酶的催化作用運(yùn)載和儲存協(xié)調(diào)動作機(jī)械支持免疫保護(hù)激素-受體系統(tǒng)產(chǎn)生和傳遞神經(jīng)沖動控制生長和分化功能結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)功能是結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)當(dāng)前第32頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第33頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)第二節(jié)蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)組與基因組的關(guān)系蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性當(dāng)前第34頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)一、蛋白質(zhì)組概念： 由澳大利亞Macquarie大學(xué)的WilkinsWilliams在1994年首次提出,指的是由基因組編碼的全部蛋白質(zhì)意義： 蛋白質(zhì)組的研究能為眾多種疾病機(jī)理的闡明及攻克提供理論根據(jù)和解決途徑。通過對正常個(gè)體及病理個(gè)體間的蛋白質(zhì)組比較分析，我們可以找到某些“疾病特異性的蛋白質(zhì)分子”，它們可成為新藥物設(shè)計(jì)的分子靶點(diǎn)，或者也會為疾病的早期診斷提供分子標(biāo)志。當(dāng)前第35頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)二、蛋白質(zhì)組與基因組的關(guān)系2001年，人類基因組計(jì)劃完成2001年2月15日，英國Nature雜志在發(fā)布人類基因組框架圖時(shí)，同期以“現(xiàn)在應(yīng)該是蛋白質(zhì)組了”為標(biāo)題登載了關(guān)于人類蛋白質(zhì)組組織（HUPO）成立的消息。2006年10月25日，HUPO主席JohnBergeron在第三屆國際人類蛋白質(zhì)組大會堂上說：“人類基因組圖譜完成后，科學(xué)家意識到，絕大部分基因及功能還需要從蛋白質(zhì)水平予以詮釋和解讀。因?yàn)榛蚪M只能決定生命體的基本形式，蛋白質(zhì)組才能決定生命體的多樣性、復(fù)雜性及基功能。”當(dāng)前第36頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)有科學(xué)家形象地說道：即使基因測序全部完成，也只好像是一本沒有姓名、只有號碼的電話簿?！昂蠡蚪M時(shí)代”的最終目標(biāo)，是要把深奧的DNA語言變成一本基因大百科全書。

基因組和蛋白質(zhì)組到底有什么聯(lián)系？當(dāng)前第37頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)回顧：關(guān)于人類基因組的一些內(nèi)容在不了解基因組序列的情況下，人們曾經(jīng)推測，生命的復(fù)雜程度是由基因組的基因數(shù)量決定的。即生命的復(fù)雜程度越高，其基因組擁有的基因數(shù)目越大各種生物基因組全序列測定的完成使科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)：人類基因組共有不足3萬個(gè)基因，僅比線蟲多1萬個(gè)左右；水稻的基因總數(shù)為4.6—5.5萬個(gè)。在人類的基因組中，只有不到1%的基因沒有在其他生物中發(fā)現(xiàn)，人類基因組中有大約1/5的基因是和其他生物共同享有的，其中包括細(xì)菌。人類基因組中與蛋白質(zhì)合成有關(guān)的編碼基因（外顯子）占整個(gè)基因組的大約1.5%，非編碼基因（內(nèi)含子）占整個(gè)基因組的大約3.5%，各種外顯子和內(nèi)含子之間的DNA序列占整個(gè)基因組的約95%。當(dāng)前第38頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1995流感嗜血桿菌

1830Kb1997酵母12.7Mb1998線蟲

9700Kb2002水稻~430Mb2001人~3Gb2000果蠅137Mb

當(dāng)前第39頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)問題人類生命活動的高度復(fù)雜性不可能由基因數(shù)目得到解釋，那么，哪些因素構(gòu)成了人類生命活動的特殊點(diǎn)？人類基因組的基因數(shù)目比預(yù)想的要少得多，如果一個(gè)基因編碼一種蛋白質(zhì)，這么少的蛋白質(zhì)如何維持人體復(fù)雜而多變的生命現(xiàn)象？如果一個(gè)基因可以表達(dá)出多種蛋白質(zhì)，生物又是如何做到的？不編碼蛋白質(zhì)的約98%的基因有何功能？當(dāng)前第40頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)在復(fù)雜的生命過程中，DNA、RNA、蛋白質(zhì)以及體內(nèi)的代謝物之間有什么樣的內(nèi)在聯(lián)系？從DNA—mRNA—蛋白質(zhì)，存在三個(gè)層次的調(diào)控，即轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控、翻譯水平調(diào)控和翻譯后水平調(diào)控。從mRNA角度考慮，實(shí)際上僅包括了轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控，并不能全面代表蛋白質(zhì)表達(dá)水平。實(shí)驗(yàn)也證明，組織中mRNA豐度與蛋白質(zhì)豐度的相關(guān)性并不好，尤其對于低豐度蛋白質(zhì)來說，相關(guān)性更差。更重要的是，蛋白質(zhì)復(fù)雜的翻譯后修飾、蛋白質(zhì)的亞細(xì)胞定位或遷移、蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用等則幾乎無法從mRNA水平來判斷

以上一系列問題均不能直接從基因組測序的結(jié)果得到滿意的答案當(dāng)前第41頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)組與基因組學(xué)內(nèi)涵的不同每一個(gè)有生命活動的細(xì)胞中都含有制造一個(gè)完整生命個(gè)體所需的全部信息，然而并不是全部基因在所有細(xì)胞中都表達(dá)。通常，一個(gè)細(xì)胞中表達(dá)兩類基因：必需功能蛋白質(zhì)的基因和行使細(xì)胞專一性功能蛋白質(zhì)的基因。全基因組的序列信息并不足以解釋及推測細(xì)胞的各種生命現(xiàn)象，蛋白質(zhì)才是細(xì)胞活性及功能的最終執(zhí)行者人體是由1個(gè)受精卵分化為103種細(xì)胞類型、1012個(gè)細(xì)胞，其中經(jīng)歷了復(fù)雜的“時(shí)”、“空”變化，在這一過程中，蛋白質(zhì)組會有無數(shù)次的變化，而基因組是不變的蛋白質(zhì)具有相對獨(dú)立的代謝過程當(dāng)前第42頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)具有相對獨(dú)立的代謝過程由DNA編碼的蛋白質(zhì)，其運(yùn)輸、裝配方式、降解時(shí)間和途徑等方面對編碼它的DNA具有相對的獨(dú)立性目前已知的所有細(xì)胞周期調(diào)控蛋白及其他許多蛋白質(zhì)都具有各自嚴(yán)格的代謝途徑和“生命”周期。如cycylinB在G1晚期開始表達(dá)并逐漸積累，到G2期后期階段達(dá)到最大值并一直維持到M期中期階段，然后特異性迅速降解。當(dāng)前第43頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)CyclinB的降解途徑當(dāng)前第44頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第45頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第46頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)三、蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基因組分子生物學(xué)發(fā)展初期一個(gè)知名信條“一個(gè)基因一個(gè)蛋白質(zhì)” 實(shí)際上，1個(gè)基因可以生產(chǎn)出多于1種的蛋白質(zhì)，越是較高等的細(xì)胞，這種數(shù)量上差異越明顯蛋白質(zhì)間主要以相互作用的形式參與生命活動在蛋白質(zhì)組的研究中，時(shí)間和空間的影響都是不容忽視的生命體的統(tǒng)一性源于基因組而生命體的復(fù)雜性基于蛋白質(zhì)組當(dāng)前第47頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)(一)蛋白質(zhì)的數(shù)量超過基因數(shù)量機(jī)制基因重排、RNA編輯和可變剪接等機(jī)制可以從一個(gè)基因產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)，從而使蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的數(shù)量超過基因組中的基因的數(shù)量。從影響的基因數(shù)量和生物種類范圍來看，可變剪接是擴(kuò)大蛋白質(zhì)多樣性最重要的機(jī)制蛋白質(zhì)的翻譯后修飾使數(shù)量有限的編碼基因產(chǎn)生數(shù)量巨大的蛋白質(zhì)當(dāng)前第48頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1.可變剪接當(dāng)前第49頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第50頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)可變剪接方式當(dāng)前第51頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第52頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)可變剪接意義從一個(gè)mRNA前體中通過不同的剪接方式(選擇不同的剪接)產(chǎn)生不同的mRNA剪接異構(gòu)體的過程。一個(gè)基因通過可變剪接產(chǎn)生多個(gè)轉(zhuǎn)錄物，各個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄物編碼結(jié)構(gòu)和功能不同的蛋白質(zhì)，它們分別在細(xì)胞/個(gè)體分化發(fā)育不同階段，在不同的組織，有各自特異的表達(dá)和功能。可變剪接是一種在轉(zhuǎn)錄后RNA水平調(diào)控基因表達(dá)的重要機(jī)制。從可變剪接涉及的基因分布格局分析，可變剪接多發(fā)生在參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和表達(dá)調(diào)節(jié)等復(fù)雜過程的基因上，如受體、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、轉(zhuǎn)錄因子等到。對個(gè)體分化發(fā)育和一些關(guān)鍵的細(xì)胞生理過程（凋亡、細(xì)胞興奮等）的精確調(diào)控有重要意義。當(dāng)前第53頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)的翻譯后修飾蛋白質(zhì)翻譯后修飾是指生命力體根據(jù)功能需要，在mRNA被翻譯成蛋白質(zhì)后，蛋白質(zhì)肽鏈的氨基酸殘基上共價(jià)結(jié)合各種非肽類基團(tuán)的過程。細(xì)胞內(nèi)的大部分蛋白質(zhì)通常都經(jīng)歷過翻譯后修飾的過程。同一個(gè)蛋白質(zhì)可以擁有一種以上的翻譯后修飾過程，各種翻譯后修飾形式相互影響、協(xié)調(diào)。細(xì)胞內(nèi)許多蛋白質(zhì)的功能是通過動態(tài)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來調(diào)控的,細(xì)胞的許多生理功能也是通過動態(tài)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來實(shí)現(xiàn)的。蛋白質(zhì)翻譯后修飾在生命體中具有十分重要的作用，它使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、功能更為完善、調(diào)節(jié)更為精細(xì)、作用更為專一。真核生物細(xì)胞中有20多種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾過程，常見的有：泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙?；?dāng)前第54頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)磷酸化磷酸化是通過蛋白質(zhì)磷酸化激酶疳ATP的磷酸基轉(zhuǎn)移到蛋白質(zhì)的特定位點(diǎn)上的過程。大部分細(xì)胞過程實(shí)際上是被可逆的蛋白磷酸化年調(diào)控的，至少有30%的蛋白質(zhì)被磷酸化修飾。蛋白質(zhì)的磷酸化涉及細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、神經(jīng)活動、肌肉收縮以及細(xì)胞的增殖、發(fā)育和分化等生理病理過程，是生命現(xiàn)象的很多關(guān)鍵調(diào)節(jié)機(jī)制中最重要的一種。人類的基因組中有2%的序列用來編碼與磷酸化有關(guān)的蛋白質(zhì)，主要是蛋白激酶和膦酸酯酶。當(dāng)前第55頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)磷酸化具有非均一性，多數(shù)蛋白質(zhì)都有多個(gè)磷酸化位點(diǎn)通過Ser、Thr、Try殘基中羥氨酸的磷酸化形成O—磷酸鹽通過Arg、Lys、His殘基中氨基的磷酸化形成N—磷酸鹽通過Asp、Glu的磷酸化形成乙酰磷酸鹽通過Cys磷酸化形成S--磷酸酯真核生物中常見的三種磷酸化形式Ser磷酸化最多Thr磷酸化其次Try磷酸化最少當(dāng)前第56頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第57頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第58頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第59頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第60頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第61頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第62頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第63頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第64頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)糖基化蛋白質(zhì)的糖基化是低聚糖以糖苷的形式與蛋白質(zhì)上特定的氨基酸殘基共價(jià)結(jié)合的過程。糖基化在免疫保護(hù)、病毒的復(fù)制、細(xì)胞生長、炎癥的產(chǎn)生等許多生物過程中起著重要的作用。很多蛋白質(zhì)（如轉(zhuǎn)錄因子、核小孔蛋白、熱休克蛋白、RNA聚合酶Ⅱ、致癌基因翻譯產(chǎn)物、酶等）都有糖基化這種翻譯后修飾方式，糖基化異常經(jīng)常導(dǎo)致疾病的發(fā)生。蛋白質(zhì)糖基化按照氨基酸與糖的連接方式可分為四類：O—位糖基化、N—位糖基化、C—位糖基化和糖基GPI(磷脂酰肌醇)錨定連接。當(dāng)前第65頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)糖基一般連接在4種氨基酸上，分為2種：O-連接的糖基化：與Ser、Thr和Hyp(羥脯氨酸)的OH連接，連接的糖為半乳糖或N-乙酰半乳糖胺，在高爾基體上進(jìn)行O-連接的糖基化N-連接的糖基化：與天冬酰胺殘基的NH2連接，糖為N-乙酰葡糖胺。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行的為N-連接的糖基化當(dāng)前第66頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第67頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第68頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)神經(jīng)營養(yǎng)因子-3與p75NTR胞外區(qū)復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)，藍(lán)色部分為p75NTR胞外區(qū)(兩個(gè)分子)，紅色與黃色為NT-3的兩個(gè)單體。綠色為p75NTR上的糖基化位點(diǎn)。當(dāng)前第69頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)脂基化蛋白質(zhì)脂基化為長脂肪鏈通過O或者S原子與蛋白質(zhì)綴合得到蛋白綴合物的過程。脂肪鏈與生物磷脂膜有良好的相溶性，因此脂肪鏈的修飾使蛋白質(zhì)固定在細(xì)胞膜上。脂基化對于生物體內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程起著非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)前第70頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)甲基化蛋白質(zhì)的甲基化修飾是在甲基轉(zhuǎn)移酶催化下，在Lys或Arg側(cè)鏈氨基上進(jìn)行的甲基化過程，另外也有對Asp、Glu側(cè)鏈羧基進(jìn)行甲基化形成甲酯的形式。甲基化增加了立體阻力，并且由于取代了氨基的氫，影響了氫鍵的形成，因此甲基化可以調(diào)控分子間和分子與目標(biāo)蛋白的相互作用。組蛋白上的甲基化，不僅在真核細(xì)胞染色質(zhì)的遺傳修飾中占有中心地位，對細(xì)胞分化、發(fā)育、基因表達(dá)、基因組穩(wěn)定性及癌癥研究等均有深遠(yuǎn)的影響。蛋白質(zhì)甲基化的異?；蚣谆傅耐蛔兂?dǎo)致疾病的發(fā)生當(dāng)前第71頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第72頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第73頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)乙酰化乙?；羌?xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)翻譯后修飾的一種重要形式，組蛋白等許多蛋白質(zhì)都可以發(fā)生乙?；?。組蛋白質(zhì)乙?；腿ヒ阴；胨テ谥挥袔追昼姡@種快速的轉(zhuǎn)換其作用尚不清楚，可能直接與基因轉(zhuǎn)錄有關(guān)組蛋白乙?；c轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)：組蛋白乙?；c轉(zhuǎn)錄活性有密切關(guān)系，高乙?；M蛋白特異地聚集于活性染色質(zhì)功能區(qū);低乙?；M蛋白聚集在無轉(zhuǎn)錄活性的非功能區(qū)。組蛋白乙?；揎椀纳飳W(xué)功能：一些染色質(zhì)功能區(qū)的組蛋白乙?；稍斐缮L抑制。組蛋白高乙?；癄顟B(tài)干預(yù)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子(如周期蛋白)的作用。當(dāng)前第74頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)泛素化泛素化是指蛋白質(zhì)分子與一個(gè)或多個(gè)泛素分子在一系列酶的作用下共價(jià)結(jié)合形成泛素化蛋白，并被具有水解活性的26S蛋白酶體所識別和降解的過程泛素（Ubiquitin）:由76個(gè)氨基酸組成，是在真核生物中普遍存在，具有高度保守性的一種蛋白質(zhì)，故名泛素主要功能是標(biāo)記需要分解掉的蛋白質(zhì)，使其被水解。當(dāng)附有泛素的蛋白質(zhì)移動到桶狀的蛋白酶的時(shí)候，蛋白酶就會將該蛋白質(zhì)水解。泛素也可以標(biāo)記跨膜蛋白，如受體，將其從細(xì)胞膜上除去當(dāng)前第75頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白酶體中進(jìn)行的底物蛋白泛素化過程依賴一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，包括泛素活化酶（E1）泛素-聯(lián)連酶（E2）底物識別蛋白酶（E3）當(dāng)前第76頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)泛素標(biāo)記一個(gè)蛋白有以下三個(gè)步驟：泛素的活化：泛素甘氨酸端的羧基連接到泛素活化酶E1的巰基，這個(gè)步驟需要以ATP作為能量，最終形成一個(gè)泛素和泛素活化酶E1之間的硫酯鍵。E1將活化后的泛素通過交酯化過程交給泛素結(jié)合酶E2

泛素連接酶E3將結(jié)合E2的泛素連接到目標(biāo)蛋白上，當(dāng)?shù)鞍咨弦呀?jīng)存在泛素的時(shí)候，結(jié)合了E2的泛素可以直接連接在其上而不通過E3。

被標(biāo)記的蛋白質(zhì)被蛋白酶分解為較小的多肽、氨基酸以及可以重復(fù)使用的泛素。泛素化過程當(dāng)前第77頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)泛素化過程泛素化是對特異的靶蛋白進(jìn)行泛素修飾的過程。一些特殊的酶將細(xì)胞內(nèi)的蛋白分類,從中選出靶蛋白分子。泛素化修飾涉及泛素激活酶E1、泛素結(jié)合酶E2和泛素連接酶E3的一系列反應(yīng):首先在ATP(紅色所示)供能的情況下酶E1(蛋白質(zhì)編號1r4n)粘附在泛素分子尾部(淡黃色所示)的Cys殘基上(綠色所示,注意在這個(gè)結(jié)構(gòu)中,Cys突變?yōu)锳la)激活泛素,接著,E1將激活的泛素分子轉(zhuǎn)移到E2酶上(蛋白質(zhì)編號1fxt),隨后,E2酶和一些種類不同的E3酶共同識別靶蛋白,對其進(jìn)行泛素化修飾。根據(jù)E3與靶蛋白的相對比例可以將靶蛋白單泛素化修飾和多聚泛素化修飾。E3酶(蛋白質(zhì)編號1ldk和1fqv)的外形就像一個(gè)夾子,靶蛋白連接在中間的空隙內(nèi)(星號所示)。酶的左側(cè)結(jié)構(gòu)域決定靶蛋白的特異性識別,右側(cè)結(jié)構(gòu)域定位E2酶以轉(zhuǎn)移泛素分子。當(dāng)前第78頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第79頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)單個(gè)連接的泛素殘基尚不足以引起底物降解，活細(xì)胞中有一系列的泛素殘基可加到前一個(gè)泛素賴氨酸殘基上，形成泛素聚合鏈(polyUb)，這一過程受細(xì)胞活性的調(diào)控。連接到降解蛋白質(zhì)底物上的多聚泛素鏈可為蛋白酶體提供識別的信號，也是調(diào)控蛋白質(zhì)降解的環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前第80頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)泛素化意義泛素化是細(xì)胞維持那些受組成型調(diào)節(jié)和環(huán)境刺激產(chǎn)生的蛋白質(zhì)水平的基本調(diào)節(jié)方式。泛素蛋白酶體途徑是真核細(xì)胞內(nèi)重要的蛋白質(zhì)質(zhì)控系統(tǒng)，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞周期進(jìn)程、細(xì)胞增生與分化，以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種細(xì)胞生理過程泛素在真核生物體內(nèi)廣泛存在,泛素化修飾是翻譯后的修飾方式之一組蛋白的泛素化修飾與經(jīng)典的蛋白質(zhì)的泛素調(diào)節(jié)途徑不同,不會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的降解,但是能夠招募核小體到染色體、參與X染色體的失活、影響組蛋白的甲基化和基因的轉(zhuǎn)錄.組蛋白的去泛素化修飾同樣與染色質(zhì)的結(jié)構(gòu)及基因表達(dá)密切相關(guān).組蛋白的泛素化和磷酸化、乙?；?、甲基化修飾之間還存在協(xié)同和級聯(lián)效應(yīng)。當(dāng)前第81頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)作用舉例1：周期蛋白參與細(xì)胞周期調(diào)控的泛素連接酶至少有兩類：SCF（skp1-cullin-F-boxprotein，三個(gè)蛋白構(gòu)成的復(fù)合體）負(fù)責(zé)將泛素連接到G1/S期周期蛋白和某些細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKI,對細(xì)胞周期起負(fù)調(diào)控作用)上APC(后期促進(jìn)因子復(fù)合物)負(fù)責(zé)將泛素連接到M期周期蛋白上當(dāng)前第82頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第83頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第84頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第85頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)CyclinB的降解途徑當(dāng)前第86頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)作用舉例2：內(nèi)源性抗原內(nèi)源性抗原指在抗原提呈細(xì)胞內(nèi)新合成的抗原，如病毒感染細(xì)胞合成的病毒蛋白、腫瘤細(xì)胞內(nèi)合成的腫瘤抗原等?？乖岢始?xì)胞(antigenpresentingcell,APC)是指具有攝取、處理及提呈抗原能力的細(xì)胞，又稱輔佐細(xì)胞。APC在機(jī)體的免疫應(yīng)答過程中起著十分重要的作用，能攝取、加工、處理抗原并將抗原信息提呈給T淋巴細(xì)胞。當(dāng)前第87頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)內(nèi)源性抗原肽降解涉及兩個(gè)作用環(huán)路其一是泛素與底物結(jié)合，然后在分解酶(deconjugatmgenzyme)DUB的作用下重新游離二是結(jié)合有調(diào)節(jié)復(fù)合物的28S免疫蛋白酶體，對帶有泛素聚合鏈的內(nèi)源性抗原肽實(shí)施降解，然后再回復(fù)到19S調(diào)節(jié)復(fù)合物及20S蛋白酶體，構(gòu)成第二個(gè)環(huán)路兩者共同作用的結(jié)果是，泛素化的內(nèi)源性抗原進(jìn)入免疫蛋白酶體的孔道后，在蛋白水解酶的作用下降解成為5～15個(gè)氨基酸殘基的短肽。當(dāng)前第88頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第89頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第90頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)附：組蛋白修飾當(dāng)前第91頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白修飾是表觀遺傳研究的重要內(nèi)容組蛋白的N端是不穩(wěn)定的、無一定組織的亞單位，其延伸至核小體以外，會受到不同的化學(xué)修飾，這種修飾往往與基因的表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。被組蛋白覆蓋的基因如果要表達(dá)，首先要改變組蛋白的修飾狀態(tài)，使其與DNA的結(jié)合由緊變松，這樣靶基因才能與轉(zhuǎn)錄復(fù)合物相互作用。因此，組蛋白是重要的染色體結(jié)構(gòu)維持單元和基因表達(dá)的負(fù)控制因子。當(dāng)前第92頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)基因正常表達(dá)除了需要相應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子的誘導(dǎo)和啟動子區(qū)處于低甲基化狀態(tài)外，還需要具備另外一個(gè)表觀遺傳學(xué)條件，即組蛋白修飾處于激活狀態(tài)組蛋白對特定氨基酸的修飾可以間接提供某些蛋白的識別信息，然后通過蛋白質(zhì)和染色質(zhì)的相互作用改變?nèi)旧|(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而調(diào)控基因的表達(dá)當(dāng)前第93頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第94頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)染色質(zhì)蛋白并非只是一種包裝蛋白，而是在DNA和細(xì)胞其他組分之間構(gòu)筑了一個(gè)動態(tài)的功能平臺。當(dāng)前第95頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)常染色質(zhì)Euchromatin

異染色質(zhì)Heterochromatin

當(dāng)前第96頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第97頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白修飾種類當(dāng)前第98頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)乙?；阂话闩c活化的染色質(zhì)構(gòu)型相關(guān)聯(lián)，乙酰化修飾大多發(fā)生在H3、H4的Lys殘基上甲基化：發(fā)生在H3、H4的Lys和Arg殘基上，可以與基因抑制有關(guān)，也可以與基因的激活相關(guān)，這往往取決于被修飾的位置和程度磷酸化：發(fā)生與Ser殘基，一般與基因活化相關(guān)泛素化：一般是C端Lys修飾，啟動基因表達(dá)SUMO（一種類泛素蛋白）化：可穩(wěn)定異染色質(zhì)其他修飾（如ADP的核糖基化）當(dāng)前第99頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)BryanM.Turner,naturecellbiology,2007組蛋白中被修飾氨基酸的種類、位置和修飾類型被稱為組蛋白密碼（histonecode），遺傳密碼的表觀遺傳學(xué)延伸，決定了基因表達(dá)調(diào)控的狀態(tài)，并且可遺傳。當(dāng)前第100頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白乙?；?dāng)前第101頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第102頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白中不同氨基酸殘基的乙酰化一般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型常染色質(zhì)(euchromatin)和有表達(dá)活性的基因相關(guān)聯(lián)；而組蛋白的甲基化則與濃縮的異染色質(zhì)(hetero-chromatin)和表達(dá)受抑的基因相關(guān)聯(lián)當(dāng)前第103頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白甲基化當(dāng)前第104頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白甲基化可以與基因抑制有關(guān)，也可以與基因的激活相關(guān)，這往往取決于被修飾的賴氨酸處于什么位置：如的H3Lys9甲基化最終導(dǎo)致了基因的沉默；然而，位于H3Lys4的甲基化則與基因的活化相關(guān)聯(lián)。當(dāng)前第105頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白磷酸化當(dāng)前第106頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白泛素化當(dāng)前第107頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第108頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第109頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白SUMO化當(dāng)前第110頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第111頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白修飾主要是氨基端的甲基化修飾和(或)乙?；揎?，特定組蛋白的氨基酸殘基被甲基化和(或)乙酰化可以最終激活基因的表達(dá)，反之則抑制基因的表達(dá)。特定組蛋白羧基端的泛素化同樣影響蛋白質(zhì)的降解過程，從而也可調(diào)節(jié)基因的表達(dá)。目前研究還發(fā)現(xiàn)組蛋白修飾與CpG島的甲基化密切相關(guān)。當(dāng)前第112頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白在翻譯后的修飾中會發(fā)生改變，從而提供一種識別的標(biāo)志，為其它蛋白與DNA的結(jié)合產(chǎn)生協(xié)同或拮抗效應(yīng)，它是一種動態(tài)轉(zhuǎn)錄調(diào)控成分，稱為組蛋白密碼(Histonecode)。組蛋白密碼當(dāng)前第113頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第114頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第115頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)組成核小體的組蛋白可以被多種化合物所修飾，如磷酸化、乙?；图谆?，組蛋白的這類結(jié)構(gòu)修飾可使染色質(zhì)的構(gòu)型發(fā)生改變，稱為染色質(zhì)構(gòu)型重塑染色質(zhì)重塑（chromatinremodeling）是一個(gè)重要的表觀遺傳學(xué)機(jī)制染色質(zhì)重塑是由染色質(zhì)重塑復(fù)合物介導(dǎo)的一系列以染色質(zhì)上核小體變化為基本特征的生物學(xué)過程組蛋白尾巴的化學(xué)修飾（乙?；⒓谆傲姿峄龋┛梢愿淖?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu)，從而影響鄰近基因的活性染色質(zhì)構(gòu)型重塑當(dāng)前第116頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)染色質(zhì)重塑當(dāng)前第117頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第118頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第119頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第120頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第121頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第122頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第123頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)人類生命過程的復(fù)雜性不單是基因直接表達(dá)的結(jié)果，更多的是由于蛋白質(zhì)翻譯后修飾，使得一個(gè)基因并不只對應(yīng)一個(gè)蛋白質(zhì)，從而賦予人類生命過程更高的復(fù)雜性。一個(gè)蛋白質(zhì)組不是一個(gè)基因組的直接產(chǎn)物，蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于基因組中基因的數(shù)量?？梢哉f，對基因組核苷酸序列的測定是一種“有限”的工作，而對蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)種類的確定則是一種“無限”的工作。當(dāng)前第124頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)（二）蛋白質(zhì)間主要以相互作用的形式參與生命活動高等動物基因組已有的研究結(jié)果表明，調(diào)節(jié)生物體復(fù)雜性的不是基因數(shù)量的增加，而是基于更為復(fù)雜的蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)間發(fā)生的相互作用。每個(gè)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中不是獨(dú)立地完成其被賦予的功能，而通常與其他蛋白質(zhì)相互作用形成復(fù)合體，在特定的時(shí)間和空間內(nèi)完成特定的功能。有些蛋白質(zhì)的功能只有在復(fù)合體形成后才能發(fā)揮，有些蛋白質(zhì)可能參與多個(gè)復(fù)合體的形成和功能。當(dāng)前第125頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)相互作用組相互作用組研究可以分為兩類:第一類：研究蛋白質(zhì)相互作用的網(wǎng)絡(luò)。細(xì)胞內(nèi)的許多活動如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等，都是通過一個(gè)復(fù)雜而廣泛的蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。第一類：蛋白質(zhì)復(fù)合體組成的分析。蛋白質(zhì)復(fù)合體通?？梢苑譃閮煞N：一種是結(jié)構(gòu)型的蛋白質(zhì)復(fù)合體，如核孔復(fù)合體，這一類通常比較穩(wěn)定。另一種則是功能型蛋白質(zhì)復(fù)合體，例如負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄蛋白復(fù)合體、負(fù)責(zé)ＤＮＡ復(fù)制的復(fù)制蛋白復(fù)合體等，這類復(fù)合體只有在執(zhí)行功能時(shí)才聚合在一起，任務(wù)完成后就解離。當(dāng)前，相互作用組研究已成為蛋白質(zhì)組研究領(lǐng)域的一個(gè)重要內(nèi)容。當(dāng)前第126頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第127頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第128頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)間的相互作用不僅僅限于連鎖反應(yīng)或級聯(lián)反應(yīng)，而是一個(gè)復(fù)雜交錯和具有精密調(diào)控的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。蛋白質(zhì)間的相互作用、相互協(xié)調(diào)是細(xì)胞進(jìn)行一切代謝活動的基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用控制著生命的各個(gè)過程。當(dāng)前第129頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)（三）在蛋白質(zhì)組的研究中，時(shí)間和空間的影響都是不容忽視的一種生物有一個(gè)基因組,但有許多蛋白質(zhì)組人體從1個(gè)受精卵發(fā)展為有103種細(xì)胞類型、1012個(gè)細(xì)胞的復(fù)雜個(gè)體，其基因組是沒有變化的，變化著的是蛋白質(zhì)組，這種變化在時(shí)間和空間上有序遞進(jìn)。在個(gè)體發(fā)育的不同階段或細(xì)胞的不同活動時(shí)期，細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)種類是不一樣的，不同蛋白質(zhì)的壽命也不一樣，因此在分析蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì)成分時(shí)，需要把時(shí)間作為一個(gè)重要的參數(shù)。 舉例:蝴蝶和毛蟲蛋白質(zhì)通常分布在細(xì)胞的不同部位，它們的功能與其空間定位密切相關(guān)。蛋白質(zhì)具有對外界環(huán)境刺激的能動性。當(dāng)前第130頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)第三節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)屬于系統(tǒng)生物學(xué)范疇蛋白質(zhì)組學(xué)的研究策略與路線臨床蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)展趨勢生物信息學(xué)當(dāng)前第131頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)一、蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)是研究細(xì)胞、組織或生物體蛋白質(zhì)組的組成及其變化規(guī)律的科學(xué)，旨在闡明生物體全部蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及功能模式。當(dāng)前第132頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)二、蛋白質(zhì)組學(xué)屬于系統(tǒng)生物學(xué)范疇蛋白質(zhì)組學(xué)與蛋白質(zhì)化學(xué)的區(qū)別蛋白質(zhì)化學(xué)著重于單一蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能的研究：全序列分析、三維立體結(jié)構(gòu)的確定、結(jié)構(gòu)變化與功能的關(guān)系及代謝的生物化學(xué)機(jī)制等。蛋白質(zhì)組學(xué)則是研究多種蛋白質(zhì)組成的復(fù)雜系統(tǒng)。即對基因組所表達(dá)的整套蛋白質(zhì)的分析，其研究對象是多種蛋白質(zhì)混合物的“系統(tǒng)”行為，而不是單一組成的行為。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容當(dāng)前第133頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)二、蛋白質(zhì)組學(xué)屬于系統(tǒng)生物學(xué)范疇蛋白質(zhì)組學(xué)與蛋白質(zhì)化學(xué)的區(qū)別蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容針對已有基因組或轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的生物體、組織或細(xì)胞，建立相應(yīng)蛋白質(zhì)組或亞蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫（蛋白質(zhì)表達(dá)譜）及其蛋白質(zhì)組連鎖群，即組成性蛋白質(zhì)組學(xué)；識別執(zhí)行關(guān)鍵生命功能的多蛋白質(zhì)復(fù)合物并分析控制這些多蛋白質(zhì)復(fù)合物的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的特征。以重要的生命過程或人類一些重大疾病為對象，進(jìn)行重要的生理和病理體系或過程的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)支撐技術(shù)平臺和生物信息學(xué)的研究當(dāng)前第134頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)傳統(tǒng)的對單個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行研究的方式已無法滿足后基因組時(shí)代的要求生命現(xiàn)象的發(fā)生往往是多因素影響的，必然涉及到多個(gè)蛋白質(zhì)。多個(gè)蛋白質(zhì)的參與是交織成網(wǎng)絡(luò)的，或平行發(fā)生，或呈級聯(lián)因果。在執(zhí)行生理功能時(shí)蛋白質(zhì)的表現(xiàn)是多樣的、動態(tài)的，并不象基因組那樣基本固定不變。因此要對生命的復(fù)雜活動有全面和深入的認(rèn)識，必然要在整體、動態(tài)、網(wǎng)絡(luò)的水平上對蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。蛋白質(zhì)研究技術(shù)遠(yuǎn)比基因技術(shù)復(fù)雜和困難氨基酸殘基種類遠(yuǎn)多于核苷酸殘基（20/4）,而且蛋白質(zhì)有著復(fù)雜的翻譯后修飾，如磷酸化和糖基化等，給分離和分析蛋白質(zhì)帶來很多困難。通過表達(dá)載體進(jìn)行蛋白質(zhì)的體外擴(kuò)增和純化也并非易事，從而難以制備大量的蛋白質(zhì)。三、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方式與基本策略當(dāng)前第135頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)組的研究實(shí)質(zhì)上是在細(xì)胞水平上對蛋白質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模的平行分離和分析，往往要同時(shí)處理成千上萬種蛋白質(zhì)。因此，發(fā)展高通量、高靈敏度、高準(zhǔn)確性的研究技術(shù)平臺是現(xiàn)在乃至相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的主要任務(wù)。當(dāng)前第136頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)組研究的策略：平臺與整合當(dāng)前第137頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)1.蛋白質(zhì)組學(xué)的基本分析策略當(dāng)前第138頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)組研究的基本技術(shù)路線蛋白質(zhì)樣品的制備雙向電泳圖像分析轉(zhuǎn)印至膜上的蛋白凝膠中的蛋白溶液中的蛋白混合肽蛋白質(zhì)質(zhì)量N端測序肽序列質(zhì)譜數(shù)據(jù)肽指紋圖數(shù)據(jù)搜索新的或已知蛋白蛋白轉(zhuǎn)錄后修飾的鑒定當(dāng)前第139頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)ProteolyticdigestionProteolyticfragmentsPureprotein2DelectrophoresisSampleMALDI-TOFCapillaryElectrophoresisHPLCN-AminoacidsequencingMassspectrumLC/MS/MSDatabasesearching當(dāng)前第140頁\共有155頁\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)組學(xué)的研究路線21“全景式”研究路線比較蛋白質(zhì)組學(xué)當(dāng)前第141頁