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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn) 酶的催化作用 運(yùn)載和儲(chǔ)存 協(xié)調(diào)動(dòng)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(dòng) 控制生長(zhǎng)和分化一、蛋白質(zhì)的功能當(dāng)前第6頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)β

折疊當(dāng)前第8頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)β

轉(zhuǎn)角當(dāng)前第9頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)（一）蛋白質(zhì)一級(jí)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)1蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象2蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)相似其功能也一致3改變蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能（一）蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系當(dāng)前第11頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)1.蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)決定其構(gòu)象當(dāng)前第12頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)一級(jí)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)2.蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)相似其也一致當(dāng)前第14頁(yè)\共有155頁(yè)\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(jí)結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能當(dāng)前第15頁(yè)\共有155頁(yè)\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(jí)結(jié)構(gòu)可以直接影響其功能當(dāng)前第16頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第17頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)附：蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的研究意義一級(jí)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(jí)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)纖維狀蛋白質(zhì)多為結(jié)構(gòu)蛋白動(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第22頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第23頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)構(gòu)象病的種類1、朊病毒?。河呻玫鞍讟?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?。?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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第26頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第27頁(yè)\共有155頁(yè)\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(shuō)：認(rèn)為蛋白質(zhì)的錯(cuò)誤折疊和聚集使其獲得了神經(jīng)毒性，其直接證據(jù)是錯(cuò)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(shuō)被廣泛接受，但也有進(jìn)一步的研究對(duì)此提出質(zhì)疑并引發(fā)一些爭(zhēng)議。

當(dāng)前第28頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)二、炎癥假說(shuō)：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(duì)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)三、功能喪失假說(shuō)：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(cuò)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(guò)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(shuō)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)酶的催化作用運(yùn)載和儲(chǔ)存協(xié)調(diào)動(dòng)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(dòng)控制生長(zhǎng)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第33頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)對(duì)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(huì)為疾病的早期診斷提供分子標(biāo)志。當(dāng)前第35頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guó)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(guó)際人類蛋白質(zhì)組大會(huì)堂上說(shuō)：“人類基因組圖譜完成后，科學(xué)家意識(shí)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?！碑?dāng)前第36頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)有科學(xué)家形象地說(shuō)道：即使基因測(cè)序全部完成，也只好像是一本沒(méi)有姓名、只有號(hào)碼的電話簿。“后基因組時(shí)代”的最終目標(biāo)，是要把深?yuàn)W的DNA語(yǔ)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(yè)\共有155頁(yè)\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?cè)?jīng)推測(cè)，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(cè)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(wàn)個(gè)基因，僅比線蟲多1萬(wàn)個(gè)左右；水稻的基因總數(shù)為4.6—5.5萬(wàn)個(gè)。在人類的基因組中，只有不到1%的基因沒(méi)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)問(wèn)題人類生命活動(dòng)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(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)在復(fù)雜的生命過(guò)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(duì)于低豐度蛋白質(zhì)來(lái)說(shuō)，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(wú)法從mRNA水平來(lái)判斷

以上一系列問(wèn)題均不能直接從基因組測(cè)序的結(jié)果得到滿意的答案當(dāng)前第41頁(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)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(cè)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(guò)程中，蛋白質(zhì)組會(huì)有無(wú)數(shù)次的變化，而基因組是不變的蛋白質(zhì)具有相對(duì)獨(dú)立的代謝過(guò)程當(dāng)前第42頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)具有相對(duì)獨(dú)立的代謝過(guò)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(duì)編碼它的DNA具有相對(duì)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(kāi)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)CyclinB的降解途徑當(dāng)前第44頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第45頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第46頁(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)(一)蛋白質(zhì)的數(shù)量超過(guò)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(guò)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(lái)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)1.可變剪接當(dāng)前第49頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第50頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)可變剪接方式當(dāng)前第51頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第52頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)可變剪接意義從一個(gè)mRNA前體中通過(guò)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(guò)程。一個(gè)基因通過(guò)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?？勺兗艚邮且环N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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和表達(dá)調(diào)節(jié)等復(fù)雜過(guò)程的基因上，如受體、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、轉(zhuǎn)錄因子等到。對(duì)個(gè)體分化發(fā)育和一些關(guān)鍵的細(xì)胞生理過(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)程。細(xì)胞內(nèi)的大部分蛋白質(zhì)通常都經(jīng)歷過(guò)翻譯后修飾的過(guò)程。同一個(gè)蛋白質(zhì)可以擁有一種以上的翻譯后修飾過(guò)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(guò)動(dòng)態(tài)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來(lái)調(diào)控的,細(xì)胞的許多生理功能也是通過(guò)動(dòng)態(tài)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾來(lái)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(guò)程，常見(jiàn)的有：泛素化、磷酸化、糖基化、脂基化、甲基化和乙酰化當(dāng)前第54頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)磷酸化磷酸化是通過(guò)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(guò)程。大部分細(xì)胞過(guò)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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、神經(jīng)活動(dòng)、肌肉收縮以及細(xì)胞的增殖、發(fā)育和分化等生理病理過(guò)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(lái)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(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)Ser、Thr、Try殘基中羥氨酸的磷酸化形成O—磷酸鹽通過(guò)Arg、Lys、His殘基中氨基的磷酸化形成N—磷酸鹽通過(guò)Asp、Glu的磷酸化形成乙酰磷酸鹽通過(guò)Cys磷酸化形成S--磷酸酯真核生物中常見(jiàn)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第57頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第58頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第59頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第60頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第61頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第62頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第63頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第64頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)程。糖基化在免疫保護(hù)、病毒的復(fù)制、細(xì)胞生長(zhǎng)、炎癥的產(chǎn)生等許多生物過(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第67頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第68頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)神經(jīng)營(yíng)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)脂基化蛋白質(zhì)脂基化為長(zhǎng)脂肪鏈通過(guò)O或者S原子與蛋白質(zhì)綴合得到蛋白綴合物的過(guò)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(duì)于生物體內(nèi)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程起著非常關(guān)鍵的作用。當(dāng)前第70頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)程，另外也有對(duì)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(duì)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)甲基化的異常或甲基化酶的突變常會(huì)導(dǎo)致疾病的發(fā)生當(dāng)前第71頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第72頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第73頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)乙?；阴；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)：組蛋白乙酰化與轉(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(wú)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(zhǎng)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(yè)\共有155頁(yè)\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(shí)別和降解的過(guò)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(dòng)到桶狀的蛋白酶的時(shí)候，蛋白酶就會(huì)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(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)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(shí)別蛋白酶（E3）當(dāng)前第76頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)交酯化過(guò)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(guò)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(guò)程當(dāng)前第77頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)泛素化過(guò)程泛素化是對(duì)特異的靶蛋白進(jìn)行泛素修飾的過(guò)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(hào)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(hào)1fxt),隨后,E2酶和一些種類不同的E3酶共同識(shí)別靶蛋白,對(duì)其進(jìn)行泛素化修飾。根據(jù)E3與靶蛋白的相對(duì)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(hào)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(hào)所示)。酶的左側(cè)結(jié)構(gòu)域決定靶蛋白的特異性識(shí)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第79頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)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(shí)別的信號(hào)，也是調(diào)控蛋白質(zhì)降解的環(huán)節(jié)之一。當(dāng)前第80頁(yè)\共有155頁(yè)\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(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種細(xì)胞生理過(guò)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(huì)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(jí)聯(lián)效應(yīng)。當(dāng)前第81頁(yè)\共有155頁(yè)\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(duì)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第83頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第84頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第85頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)CyclinB的降解途徑當(dāng)前第86頁(yè)\共有155頁(yè)\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(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\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(duì)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第89頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第90頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)附：組蛋白修飾當(dāng)前第91頁(yè)\共有155頁(yè)\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(wú)一定組織的亞單位，其延伸至核小體以外，會(huì)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(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)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(duì)特定氨基酸的修飾可以間接提供某些蛋白的識(shí)別信息，然后通過(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第94頁(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)態(tài)的功能平臺(tái)。當(dāng)前第95頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第97頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白修飾種類當(dāng)前第98頁(yè)\共有155頁(yè)\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?；揎棿蠖喟l(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(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白乙酰化當(dāng)前第101頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第102頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白中不同氨基酸殘基的乙?；话闩c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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白甲基化當(dāng)前第104頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白磷酸化當(dāng)前第106頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白泛素化當(dāng)前第107頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第108頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第109頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白SUMO化當(dāng)前第110頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第111頁(yè)\共有155頁(yè)\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)乙酰化修飾，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(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)組蛋白在翻譯后的修飾中會(huì)發(fā)生改變，從而提供一種識(shí)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(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第114頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第115頁(yè)\共有155頁(yè)\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龋M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(guò)程組蛋白尾巴的化學(xué)修飾（乙?；?、甲基化及磷酸化等）可以改變?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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)染色質(zhì)重塑當(dāng)前第117頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第118頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第119頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第120頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第121頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第122頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第123頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)人類生命過(guò)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(duì)應(yīng)一個(gè)蛋白質(zhì)，從而賦予人類生命過(guò)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(shuō)，對(duì)基因組核苷酸序列的測(cè)定是一種“有限”的工作，而對(duì)蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)種類的確定則是一種“無(wú)限”的工作。當(dāng)前第124頁(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)高等動(dòng)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(yè)\共有155頁(yè)\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(dòng)如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等，都是通過(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第127頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)當(dāng)前第128頁(yè)\共有155頁(yè)\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(jí)聯(lián)反應(yīng)，而是一個(gè)復(fù)雜交錯(cuò)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(dòng)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(guò)程。當(dāng)前第129頁(yè)\共有155頁(yè)\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(méi)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(dòng)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(duì)外界環(huán)境刺激的能動(dòng)性。當(dāng)前第130頁(yè)\共有155頁(yè)\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(shì)生物信息學(xué)當(dāng)前第131頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(duì)基因組所表達(dá)的整套蛋白質(zhì)的分析，其研究對(duì)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?jī)?nèi)容當(dāng)前第133頁(yè)\共有155頁(yè)\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?jī)?nèi)容針對(duì)已有基因組或轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)（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(shí)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(guò)程或人類一些重大疾病為對(duì)象，進(jìn)行重要的生理和病理體系或過(guò)程的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)支撐技術(shù)平臺(tái)和生物信息學(xué)的研究當(dāng)前第134頁(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)傳統(tǒng)的對(duì)單個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行研究的方式已無(wú)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(jí)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(dòng)態(tài)的，并不象基因組那樣基本固定不變。因此要對(duì)生命的復(fù)雜活動(dòng)有全面和深入的認(rèn)識(shí)，必然要在整體、動(dòng)態(tài)、網(wǎng)絡(luò)的水平上對(duì)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(lái)很多困難。通過(guò)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(yè)\共有155頁(yè)\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(duì)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(wàn)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(tái)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)蛋白質(zhì)組研究的策略：平臺(tái)與整合當(dāng)前第137頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)\共有155頁(yè)\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(cè)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(yè)\共有155頁(yè)\編于星期五\22點(diǎn)ProteolyticdigestionProteolyticfragmentsPureprotein2DelectrophoresisSampleMALDI-TOFCapillaryElectrophoresisHPLCN-AminoacidsequencingMassspectrumLC/MS/MSDatabasesearching當(dāng)前第140頁(yè)\共有155頁(yè)\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(yè)