第十五講蛋白質(zhì)組學(xué)二

第十五講蛋白質(zhì)組學(xué)二第一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)二、質(zhì)譜技術(shù)1、概述：

質(zhì)譜技術(shù)按照離子的核質(zhì)比（m/z）對離子進(jìn)行分離并鑒定的方法。質(zhì)譜技術(shù)誕生于20世紀(jì)初，一直應(yīng)用于有機(jī)小分子領(lǐng)域．直到20世紀(jì)80年代才漸漸進(jìn)入到生物大分子領(lǐng)域。質(zhì)譜技術(shù)在蛋白質(zhì)組研究中的作用在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中，蛋白質(zhì)鑒定是最關(guān)鍵的一環(huán)。質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)鑒定的主流技術(shù)，蛋白質(zhì)組研究的主要支撐技術(shù)。對蛋白質(zhì)和多肽而言，質(zhì)譜技術(shù)用于確定蛋白質(zhì)或多肽的分子質(zhì)量。通過分子量對蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定或性質(zhì)研究。第二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一2、質(zhì)譜儀的工作原理基本原理分子被離子化，離子化的分子，經(jīng)過磁場或電場彼此分離，根據(jù)不同離子質(zhì)荷比(m/z)的差異，對離子進(jìn)行分離并確定分子質(zhì)量。質(zhì)譜儀組成：進(jìn)樣裝置、離子化源、質(zhì)量分析器、 離子檢測器和數(shù)據(jù)分析等離子化源和質(zhì)量分析器是兩個(gè)核心部件質(zhì)譜儀分類：根據(jù)兩個(gè)中心部件可以分為電嘖霧(ESI)快原子轟擊質(zhì)譜(FAB)飛機(jī)時(shí)間質(zhì)譜四極桿質(zhì)譜工作原理不同離子源和質(zhì)量分析器相匹配——基本確定了質(zhì)譜儀的工作原理和方式。如：ESI離子源與四極桿、離子阱質(zhì)量分析器相匹配如：基質(zhì)輔助的激光解析離子化源與飛行時(shí)間分析器相結(jié)合，（MALDI-TOF-MS）。質(zhì)量分析器離子化源第三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一2、常用生物質(zhì)譜的類型和特點(diǎn)（1）電噴霧質(zhì)譜儀（ESI-MS）電噴霧離子化(elcctrosprayionizationESI)：一種“軟電離”方式將樣品溶解，以液相方式通過毛細(xì)管到達(dá)噴口，在噴口高電壓作用下形成帶電荷的微滴，微滴溶劑蒸發(fā)，微滴表面的電荷密度隨半徑減小而增加，到達(dá)某一臨界點(diǎn)時(shí)，樣品將以離子方式從液滴表面蒸發(fā)，進(jìn)入氣相，實(shí)現(xiàn)樣品的離子化。

ESI過程圖解（引自理查德J.辛普森.蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)指南,2006）ESI離子化過程第四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一特點(diǎn)：ESI-MS是一種典型的“軟離子”方式 沒有直接的外界能量作用于分子，分子結(jié)構(gòu)破壞較少?？梢员O(jiān)測大分子質(zhì)量的分子電噴霧質(zhì)譜可形成多電荷離子，在較小的m/z范圍內(nèi)可以監(jiān)測到大分子質(zhì)量的分子。測定分子質(zhì)量范圍可測定分子質(zhì)量10,0100Da以下的蛋白最高達(dá)15,01OODa第五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一馬心肌紅蛋白(分子質(zhì)量16951.5Da)的假想ESI質(zhì)量圖譜（引自理查德J.辛普森.蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)組學(xué)實(shí)驗(yàn)指南,2006）帶不同電荷蛋白質(zhì)的（理想）質(zhì)譜圖。第六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一常見的以電噴霧為離子化方式的質(zhì)譜儀：電噴霧-三級四極桿質(zhì)譜(ESI-Q-MS)電噴霧-三級四極桿飛行時(shí)間質(zhì)譜(ESI-Q-TOF-MS)電噴霧-傅里葉回旋共振質(zhì)譜(ESI-FTUCR-MS)液相色譜-電噴霧質(zhì)譜(LC-MS)液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS)：電噴霧質(zhì)譜采用液相方式進(jìn)樣，可與液相色譜聯(lián)用。蛋白質(zhì)或多肽經(jīng)HPLC分離，直接進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行分子質(zhì)量測定。第七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一T11：lycopeneLC-ESI-MS測定類胡蘿卜素第八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一四級桿分析器結(jié)構(gòu)四級場（見下圖）原理：在一定的Vdc和Vrf下，只有一定質(zhì)量的離子通過四級場，到達(dá)檢測器在一定Vdc和Vrf下，改變Vrf可實(shí)現(xiàn)掃描特點(diǎn)：掃描速度快，靈敏度高四根棒狀電極，形成四級場1、3棒+(Vdc+Vrf)2、4棒–(Vdc+Vrf)第九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一

時(shí)間飛行質(zhì)譜分析（TimeofFlightAnalyze）特點(diǎn)儀器結(jié)構(gòu)簡單，不需要磁場、電場等；掃描速度快，可在10-5s內(nèi)觀察到整段圖譜；無聚焦狹縫，靈敏度很高；可用于大分子的分析（幾十萬原子量單位），在生命科學(xué)中用途很廣；第十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一(2)基質(zhì)輔助激光解吸離子化質(zhì)譜MALDI（matrix-assistedlaserdesorptionionization）將樣品包埋在固體基質(zhì)中，基質(zhì)吸收激光提供的能量而蒸發(fā)，攜帶部分樣品分子進(jìn)入氣相，將一部分能量傳遞給樣品分子使其離子化。第十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一激光解吸基質(zhì)的重要性早期—激光解吸離子化沒有基質(zhì)輔助，激光能量直接作用于被分析物，使分子碎裂，產(chǎn)生大量碎片，而不易得到分子離子。1988年，Tanaka等采用可吸收激光的基質(zhì)（如甘油）包埋被分析物，避免激光對分子結(jié)構(gòu)的破壞，測定蛋白分子質(zhì)量為35kDa進(jìn)一步采用固體基質(zhì)使樣品分散得更均勻，離子化效果更好。通常采用的激光束波長為337nm，樣品的電離過程是由基質(zhì)介導(dǎo)的，基質(zhì)對分析的靈敏度、分辨率和精確度有很大影響。常用的基質(zhì)有（對于蛋白質(zhì)和多肽樣品）芥子酸(SA)、d-氰基-4羥肉桂酸（CHCA）、2,5-二羥基苯甲酸（DHB）等。第十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一MALDI主要特點(diǎn)離子電荷數(shù)通常為1～2，不形成復(fù)雜的多電荷圖，對圖譜解析比較清楚、簡單。如：乙醇脫氫酶的胰蛋白酶酶切肽圖。固相進(jìn)樣方式，不受溶液性質(zhì)的影響，對雜質(zhì)的忍耐性較好。生物樣品制備時(shí)在樣品中引入去垢劑效果更好。(如尿素和SDS)等乙醇脫氫酶的胰蛋白酶酶切肽圖第十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一常見質(zhì)譜儀：基質(zhì)輔助激光解吸離子化-飛行時(shí)間質(zhì)譜MALDI-TOF-MSMALDI-TOF/TOF—MS基質(zhì)輔助激光解吸離子化三級四極—飛行時(shí)間質(zhì)譜MALDI-Q-TOF-MS第十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一3、肽質(zhì)量指紋圖譜與蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)肽質(zhì)量指紋圖譜(peptidemassfingerprinting，PMF)蛋白質(zhì)被酶切位點(diǎn)專一的蛋白酶水解后得到的肽片段質(zhì)量圖譜。每種蛋白質(zhì)的氨基酸序列（一級結(jié)構(gòu)）都不同，蛋白質(zhì)被酶水解后，產(chǎn)生的肽片段序列各不相同，肽混合物質(zhì)量數(shù)亦具其特征性，經(jīng)質(zhì)譜分析得到是圖譜稱為指紋圖譜，應(yīng)用：蛋白質(zhì)鑒定在蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫中，尋找具有相似肽指紋圖譜的蛋白質(zhì)。酶切蛋白質(zhì)，質(zhì)譜分析得到PMF，檢索數(shù)據(jù)庫進(jìn)行鑒定。第十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一PMF鑒定蛋白質(zhì)基本路線第十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)的肽譜的特點(diǎn)肽譜測定儀器：最有效的質(zhì)譜儀：MALDI-TOF-MS靈敏度高，譜峰簡單，每個(gè)譜峰代表一種肽段。肽譜鑒定特點(diǎn)：若蛋白質(zhì)翻譯后修飾，或電泳過程中某些氨基酸被修飾（如半胱氨酸烷基化、甲硫氨酸氧化），蛋白質(zhì)PMF就會有一些質(zhì)量數(shù)與理論值不符，PMF鑒定的不需要將全部肽質(zhì)量數(shù)都與理論值相符。PMF方法可同時(shí)處理許多樣品，是大規(guī)模鑒定的首選方法。舉例：PMF鑒定雙向電泳分離蛋白質(zhì)的實(shí)例，如下圖（Next）：來源于人白血病細(xì)胞的蛋白質(zhì)，胰蛋白酶酶切，得到PMF，經(jīng)數(shù)據(jù)庫檢索鑒定為人丙酮酸激酶。圖中標(biāo)有“*”峰：能與數(shù)據(jù)庫中肽質(zhì)量數(shù)理論值相符的。第十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一

蛋白質(zhì)的PMF2D凝膠上蛋白點(diǎn)的PMF丙酮酸激酶“*”

與數(shù)據(jù)庫相符人白血病細(xì)胞第十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一4、串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)概念：指用質(zhì)譜作質(zhì)量分離的質(zhì)譜分析方法。也稱質(zhì)譜-質(zhì)譜法，多級質(zhì)譜法，二維質(zhì)譜法和序貫質(zhì)譜法。如：磁分析器-靜電分析器-磁分析器的串聯(lián)

特點(diǎn)：自動化程度、敏感性，高通量分析如：二維色譜—串聯(lián)質(zhì)譜(2D-HPLC/MS)優(yōu)點(diǎn)：可大規(guī)模分離鑒定蛋白質(zhì)，在鑒定膜蛋白、低豐度的蛋白質(zhì)及大分子蛋白質(zhì)等方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢，缺點(diǎn)：串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)得到的肽序列圖譜相對復(fù)雜，從圖譜進(jìn)行完整的序列分析難度較大。如：肽序列標(biāo)簽技術(shù)(peptidesequencetag，PST)肽序列標(biāo)簽就是指分子量小，不影響介導(dǎo)蛋白活性的已知序列的多肽標(biāo)簽。已知氨基酸序列親和標(biāo)簽+離子質(zhì)量（2H）+蛋白質(zhì)結(jié)合部位三者構(gòu)成PSTPST和蛋白質(zhì)結(jié)合，酶切，親和分離，質(zhì)譜分析，數(shù)據(jù)庫檢索鑒定蛋白質(zhì)的方法。解決了肽譜分析的難題，靈敏度提高。第十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一三、酵母雙雜交技術(shù)1、概念：依據(jù)生物體轉(zhuǎn)錄激活過程，在酵母細(xì)胞內(nèi)建立的研究蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用的有效體系和方法。1989年，F(xiàn)ields等正式建立了酵母雙雜交(veasttwo-hybrid)體系，又稱為“相互作用陷阱”。第二十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一2、酵母雙雜交的原理：依據(jù)生物體轉(zhuǎn)錄激活過程建立的，先理解轉(zhuǎn)錄激活因子的激活過程轉(zhuǎn)錄激活因子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)真核生物的位點(diǎn)特異性轉(zhuǎn)錄激活因子具有兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域兩個(gè)獨(dú)立的結(jié)構(gòu)域，各具功能，互不影響DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNAbindingdomain，BD)轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcriptionalactivationdomain，AD)激活因子必須同時(shí)含有這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，否則無激活功能激活因子對基因表達(dá)的激活不同來源激活因子的BD區(qū)和AD區(qū)結(jié)合后AD和BD兩種結(jié)構(gòu)域的上游活化序列相互接近特異性地激活BD結(jié)合的基因，激活轉(zhuǎn)錄過程，基因表達(dá)依據(jù)這一原理，建立了酵母雙雜交體系第二十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一轉(zhuǎn)錄激活因子的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)錄的激活第二十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一2、酵母雙雜交的原理：研究“X蛋白”和“Y蛋白”是否發(fā)生相互作用？將蛋白質(zhì)X的基因與特異的BD基因融合，成為“誘餌”蛋白蛋白質(zhì)Y基因與特異的AD基因融合為“獵物”蛋白編碼兩種結(jié)構(gòu)域的基因在細(xì)胞核內(nèi)同時(shí)表達(dá)時(shí)若蛋白質(zhì)X和Y之間存在相互作用，報(bào)道基因表達(dá)。若蛋白質(zhì)X和Y之間不存在相互作用，報(bào)道基因不表達(dá)。第二十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一酵母雙雜交系統(tǒng)原理示意圖第二十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一3、酵母雙雜交系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)（1）三個(gè)部分組成BD融合的蛋白表達(dá)載體，表達(dá)的蛋白稱誘餌蛋白AD融合的蛋白表達(dá)載體，表達(dá)的蛋白稱靶蛋白有一個(gè)或多個(gè)報(bào)告基因的宿主菌株常見報(bào)道基因E.coliLacZ基因，藍(lán)白菌落篩選營養(yǎng)缺陷型篩選發(fā)光蛋白的基因（GFP）第二十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一操作程序：克隆誘餌蛋白基因克隆靶蛋白基因構(gòu)建BD融合的蛋白表達(dá)載體，以表達(dá)的蛋白稱誘餌蛋白構(gòu)建AD融合的蛋白表達(dá)載體，以表達(dá)的蛋白稱靶蛋白載體導(dǎo)入含有一個(gè)或多個(gè)報(bào)告基因的宿主細(xì)胞細(xì)胞培養(yǎng)，觀察報(bào)告基因的表達(dá)情況判定誘餌蛋白與靶蛋白的作用情況第二十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一（2）為何構(gòu)建酵母雙雜交系統(tǒng)酵母細(xì)胞便于轉(zhuǎn)化，結(jié)果易于篩選；選擇性好。內(nèi)源性酵母蛋白質(zhì)極少與哺乳細(xì)胞靶蛋白結(jié)合，避免了對文庫編碼蛋白質(zhì)的干擾。（3）酵母雙雜交系統(tǒng)的發(fā)展反向雙雜交體系：用于鑒定影響蛋白質(zhì)間相互作用的化合物，在藥物研究開發(fā)方面具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。三雜交體系：對雙雜交體系的一個(gè)有益補(bǔ)充，用于研究多種蛋白質(zhì)之間的相互作用。第二十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一（4）雙雜交系統(tǒng)的優(yōu)勢？融合體蛋白質(zhì)之間的相互作用在真核酵母細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行。蛋白質(zhì)能保持天然的折疊狀態(tài)，類似人體的生理狀態(tài)。證實(shí)蛋白質(zhì)間的相互作用更接近于體內(nèi)的真實(shí)水平。正是其他體外生化檢驗(yàn)方法所缺乏的。篩選cDNA文庫中編碼的，與已知蛋白質(zhì)特異作用的，成分。揭示許多已知蛋白質(zhì)之間的未知作用。有助于發(fā)現(xiàn)（許多）新基因。雙雜交系統(tǒng)檢測到的相互作用在體內(nèi)發(fā)生，不需要純化蛋白。能檢測到短暫的相互作用，廣泛應(yīng)用于信號通路的研究。第二十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一（5）酵母雙雜交系統(tǒng)的局限性只研究在核內(nèi)表達(dá)的蛋白質(zhì)的相互作用融合蛋白的構(gòu)建可能影響蛋白質(zhì)本身的活性或折疊狀態(tài)；如果特定的翻譯后修飾在酵母細(xì)胞中不發(fā)生，則不能檢測到修飾后蛋白質(zhì)的相互作用；許多蛋白質(zhì)與BD融合，具有自激活效應(yīng)，導(dǎo)致假陽性結(jié)果。第二十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一四、蛋白質(zhì)芯片技術(shù)1、概念蛋白質(zhì)芯片（proteinchip）：又叫蛋白質(zhì)微陣列（proteinmicroarray）是檢測蛋白質(zhì)之間相互作用的生物芯片。將大量純化的蛋白質(zhì)有規(guī)則的固定到某種介質(zhì)載體上，利用蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)，酶與底物，蛋白質(zhì)與其他小分子之間的相互作用檢測分析蛋白質(zhì)的一種芯片。蛋白質(zhì)芯片技術(shù)依據(jù)蛋白質(zhì)之間的相互作用的原理，利用蛋白質(zhì)芯片，對樣品中存在的特定蛋白質(zhì)分子進(jìn)行高通量分析檢測的方法。是在蛋白質(zhì)水平上，了解和研究，各種生命現(xiàn)象本質(zhì)的重要方法。第三十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)芯片檢測示意圖第三十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一2、基本原理將各種蛋白質(zhì)（探針）有序地固定于載體上，制備蛋白芯片。常用載體：滴定板、濾膜或載玻片。利用蛋白與分子之間相互作用的原理，用標(biāo)記了特定熒光抗體的蛋白質(zhì)或其他成分（報(bào)告分子）與芯片作用，經(jīng)漂洗將未能與芯片上的蛋白質(zhì)互補(bǔ)結(jié)合的成分洗去。利用熒光掃描儀或激光共聚焦掃描技術(shù)，測定芯片上各點(diǎn)的熒光強(qiáng)度。通過熒光強(qiáng)度分析蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的關(guān)系，測定各種蛋白質(zhì)功能。第三十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一4、分類：根據(jù)用途的不同，可分為蛋白功能芯片：（用于研究）將天然蛋白、酶或酶底物固定在載體上制成芯片用于天然蛋白質(zhì)活性及分子親和性的高通量分析可用來進(jìn)行蛋白-蛋白、蛋白-多肽、蛋白-小分子、蛋白-DNA-RNA結(jié)合以及蛋白-酶反應(yīng)等研究。蛋白檢測芯片：（用于檢驗(yàn)）將具有高度親和性的蛋白質(zhì)或多肽（如單抗，小片段抗體，受體等）固定在載體上，制備檢測芯片。用以識別復(fù)雜生物樣品中的抗原、目標(biāo)多肽和蛋白等。第三十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一5、操作關(guān)鍵環(huán)節(jié)蛋白質(zhì)芯片的制備報(bào)告分子（探針）的標(biāo)記信號的檢測及數(shù)據(jù)處理——儀器和軟件第三十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一蛋白質(zhì)芯片的制備固相載體的選擇和處理（膜載體和玻璃載體）；蛋白質(zhì)靶標(biāo)的處理；將蛋白質(zhì)靶標(biāo)點(diǎn)在固相載體上，并將其固定；蛋白質(zhì)芯片的封閉。報(bào)告分子（探針）的標(biāo)記熒光染料酶融合表達(dá)紅色熒光蛋白（RFP）和綠色熒光蛋白（GFP）與檢測蛋白形成融合蛋白共表達(dá)信號的檢測及數(shù)據(jù)處理熒光標(biāo)記的芯片：激光共聚焦或電荷耦合器件（CCD）檢測酶標(biāo)芯片：顯色后用高精度的CCD檢測應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件對檢測結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出結(jié)論。第三十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一6、蛋白質(zhì)芯片的特點(diǎn)高通量、高靈敏度、操作自動化、重復(fù)性好大量蛋白質(zhì)的快速、定性、定量（？）分析使用簡單，結(jié)果正確率較高只需少量標(biāo)本采用光敏染料標(biāo)記，靈敏度高，準(zhǔn)確性好所需試劑少，可直接應(yīng)用血清樣本，便于診斷，實(shí)用性強(qiáng)其不足在于：穩(wěn)定性，操作復(fù)雜第三十六頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一7、蛋白質(zhì)芯片的應(yīng)用基礎(chǔ)研究蛋白質(zhì)－DNA相互作用研究蛋白質(zhì)－mRNA相互作用研究臨床：疾病診斷與療效判定 需要的時(shí)間短、樣品量少， 給出大量的診斷和預(yù)后信息。新藥篩選與研制 尋找藥物的靶標(biāo)，檢查藥物的毒副作用， 高通量篩選，縮短藥物篩選時(shí)間環(huán)境監(jiān)測及食品檢測診斷舉例：國內(nèi)臨床上應(yīng)用較多的蛋白質(zhì)芯片（C-12）多種腫瘤標(biāo)志物蛋白質(zhì)芯片檢測系統(tǒng)主要是檢測患者血清中的腫瘤標(biāo)志物含量及變化情況，作為判斷常見腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、治療效果及其預(yù)后的監(jiān)測指標(biāo)。第三十七頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一C-12多種腫瘤標(biāo)志物蛋白質(zhì)芯片檢測系統(tǒng)原理及操作步驟原理操作分析靶分子識別分子報(bào)告分子第三十八頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢概述已應(yīng)用到生命科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域如：細(xì)胞生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、臨床蛋白質(zhì)組學(xué)、藥理蛋白質(zhì)組學(xué)、毒理蛋白質(zhì)組學(xué)等。研究對象覆蓋生物范圍：原核微生物、真核微生物、植物和動物等涉及各種重要的生物學(xué)現(xiàn)象：如信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞分化、蛋白質(zhì)折疊等。在臨床上心腦血管病、腫瘤的發(fā)生（機(jī)制）與發(fā)展。毒理學(xué)、細(xì)胞分化與胚胎發(fā)育等基因調(diào)控機(jī)制。重大疾病的發(fā)生與治療、個(gè)體化診斷、肝臟疾病、早老性癡呆藥學(xué)研究。環(huán)境與健康關(guān)系方面的研究等。全面分析地方病發(fā)病機(jī)理了解第三十九頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一

一、蛋白質(zhì)組學(xué)與微生物總體概述：為適應(yīng)基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，微生物蛋白質(zhì)組學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。微生物蛋白質(zhì)組學(xué)研究集中在兩個(gè)方面：各類模式微生物，特別是典型的模式微生物（大腸桿菌和酵母菌）蛋白質(zhì)組學(xué)的研究，幾乎涉及了蛋白質(zhì)組學(xué)現(xiàn)有領(lǐng)域的方方面面。 尤其是物質(zhì)代謝、能量代謝和信號途徑分析等病原微生物方面：蛋白質(zhì)組學(xué)研究，對于了解其毒性因子、抗原及疫苗的制備非常重要。主要集中在以下幾個(gè)層面：病原微生物，特別是模式微生物在不同生長條件下的蛋白表達(dá)譜的研究；同一種病原微生物的不同菌株之間的蛋白質(zhì)組的比較；同一種病原微生物的不同生理狀態(tài)的蛋白質(zhì)組學(xué)研究；病原微生物的“亞蛋白質(zhì)組”分析；宿主和微生物的相互關(guān)系，尋找新型疫苗的靶分子等。第四十頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一

二、蛋白質(zhì)組學(xué)與醫(yī)學(xué)疾病與蛋白質(zhì)的關(guān)系疾病的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后和正常生理過程，都與蛋白質(zhì)的變化有關(guān)。對機(jī)體蛋白質(zhì)的性質(zhì)和數(shù)量變化的精確把握，是揭示機(jī)體生理變化，疾病的病因、發(fā)病機(jī)制的重要手段。蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)在疾病診斷和治療中的應(yīng)用對于疾病生物標(biāo)志物的檢測具有不可替代的優(yōu)勢.（高通量）尋找特異性蛋白質(zhì)，用于疾病早期診斷。在出現(xiàn)臨床癥狀之前就采取相應(yīng)的干預(yù)治療手段。（早期診斷、早期治療）第四十一頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一在腫瘤上的應(yīng)用從正常組織演變到早期、中晚期癌的不同的病程階段蛋白質(zhì)組的改變，研究腫瘤發(fā)生機(jī)制、標(biāo)志物篩選和鑒定、腫瘤分類、治療效果的評價(jià)，使腫瘤的診斷、分類和療效評價(jià)，由單一腫瘤標(biāo)志物發(fā)展成為蛋白質(zhì)譜或基因譜的改變來進(jìn)行綜合判斷。（更客觀準(zhǔn)確）結(jié)腸癌標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用正常結(jié)腸和結(jié)腸癌組織的比較蛋白質(zhì)組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)三種特異性結(jié)腸癌標(biāo)記物：(S100A8)、(S100A9)和(S100All)用于結(jié)腸癌的早期篩查乳腺癌標(biāo)記物發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：核基質(zhì)蛋白66(NMP66)，28.3kDa，用于大規(guī)模的乳腺癌早期診斷臨床試驗(yàn)。與現(xiàn)有血清學(xué)標(biāo)記物CA15-3和CA27-29的特異性和敏感性相比，更高。第四十二頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一在心血管疾病的應(yīng)用擴(kuò)張性心肌病的治療是醫(yī)學(xué)工作者面臨的巨大挑戰(zhàn)， 病理機(jī)制——不清楚通過蛋白質(zhì)組分析有可能從蛋白質(zhì)水平闡述其病理機(jī)制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)擴(kuò)張性心肌病約100種蛋白質(zhì)表達(dá)水平下調(diào)這些蛋白質(zhì)變化可能在發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用有待于深入第四十三頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一在感染性疾病上的應(yīng)用許多致病微生物（如支原體、結(jié)核分枝桿菌）全基因組測序工作已經(jīng)完成。蛋白質(zhì)組分析有助于鑒定該微生物產(chǎn)生的全部蛋白質(zhì)尋找新的診斷標(biāo)記、藥物作用靶點(diǎn)和制備疫苗的抗原決定族等有望解決臨床上令人棘手的致病微生物耐藥性問題研制出針對性的疫苗可進(jìn)一步提高感染性疾病的預(yù)防治療效果如：結(jié)核分枝桿菌的蛋白質(zhì)組研究Rosenkrands等 篩選出一種新的蛋白質(zhì)，用作診斷標(biāo)記物，取得了滿意的效果。第四十四頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一三、蛋白質(zhì)組學(xué)與藥學(xué)疾病的發(fā)生和藥物治療靶點(diǎn)與很多蛋白有關(guān)蛋白質(zhì)組學(xué)在尋找有效的藥物靶點(diǎn)及新藥開發(fā)方面有廣泛的應(yīng)用。比較正常狀態(tài)和疾病狀態(tài)及藥物治療后細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)表達(dá)的差異高通量藥物篩選，有可能找到有效的藥物靶點(diǎn)的藥物。蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物作用方面的應(yīng)用加速了藥物開發(fā)、鑒定及改進(jìn)過程例如，分析降血脂藥物（洛伐他汀）的蛋白質(zhì)表達(dá)差異——分析藥理作用機(jī)制 表明洛伐他汀影響了與膽固醇代謝相關(guān)的一些蛋白質(zhì)的表達(dá)。在藥物毒理學(xué)研究中的作用如：環(huán)孢素A，對小鼠腎臟的毒性作用機(jī)制，的研究Steiner等通過二維凝膠電泳比較環(huán)孢素A，處理腎臟細(xì)胞（前——后），蛋白質(zhì)表達(dá)豐度變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：一個(gè)28kDa的特異蛋白(calbindinD)表達(dá)減少，現(xiàn)已證明環(huán)孢素A的毒性與這種參與鈣離子結(jié)合及轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)減少有關(guān)。靶點(diǎn)——新藥第四十五頁，共四十九頁，編輯于2023年，星期一

四、蛋白質(zhì)組學(xué)研究中存在的問題及前景展望1、蛋白質(zhì)組學(xué)研究中存在的問題在方法學(xué)上二維凝膠電泳和質(zhì)譜分析是主流技術(shù)，但其分辨率、特異性、靈敏度及重復(fù)性有待進(jìn)一步提高。（如：E.Coli，1100個(gè)蛋白點(diǎn)，微量蛋白？）如：細(xì)胞內(nèi)執(zhí)行重要功能的