蛋白質(zhì)組學(xué)碩士

主要內(nèi)容基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究差異(比較)蛋白質(zhì)組學(xué)研究

生物信息學(xué)當(dāng)前第1頁\共有71頁\編于星期六\11點

一、基因組學(xué)及其研究內(nèi)容▲1953年Watson和Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),標(biāo)志分子生物學(xué)的誕生?！蚪M（genome）是指一個細胞或病毒包含的全部遺傳信息的總和。

DNA:

遺傳物質(zhì)雙螺旋結(jié)構(gòu)基因（Gene）：具有遺傳效應(yīng)的DNA分子片段當(dāng)前第2頁\共有71頁\編于星期六\11點基因組學(xué)(Genomics)：1986年美國科學(xué)家ThomasRoderick提出了基因組學(xué)指對所有基因進行基因組作圖(包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄本圖譜)、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一門科學(xué)。當(dāng)前第3頁\共有71頁\編于星期六\11點人類基因組計劃（HumanGenomeProject,HGP)？當(dāng)前第4頁\共有71頁\編于星期六\11點HGP的最初目標(biāo)通過國際合作，用15年時間(1990～2005)至少投入30億美元，構(gòu)建詳細的人類基因組遺傳圖和物理圖，確定人類DNA的全部核苷酸序列，定位約10萬基因，并對其它生物進行類似研究。4張圖：

HGP的終極目標(biāo)闡明人類基因組全部DNA序列；識別基因；建立儲存這些信息的數(shù)據(jù)庫；開發(fā)數(shù)據(jù)分析工具；研究HGP實施所帶來的倫理、法律和社會問題。遺傳圖物理圖序列圖轉(zhuǎn)錄圖當(dāng)前第5頁\共有71頁\編于星期六\11點HGP的歷史回顧1984.12猶他州阿爾塔組織會議，初步研討測定人類整個基因組DNA序列的意義1985Dulbecco在《Science》撰文“腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點:人類基因組的測序”美國能源部(DOE)提出“人類基因組計劃”草案1987

美國能源部和國家衛(wèi)生研究院（NIH）聯(lián)合為“人類基因組計劃”下?lián)軉咏?jīng)費約550萬美元1989

美國成立“國家人類基因組研究中心”，Watson擔(dān)任第一任主任1990.10

經(jīng)美國國會批準(zhǔn)，人類基因組計劃正式啟動JamesWatsonWalterGilbert當(dāng)前第6頁\共有71頁\編于星期六\11點第一個自由生物體流感嗜血菌(H.inf)的全基因組測序完成1996完成人類基因組計劃的遺傳作圖啟動模式生物基因組計劃H.inf全基因組Saccharomycescerevisiae釀酒酵母Caenorhabditiselegans秀麗線蟲當(dāng)前第7頁\共有71頁\編于星期六\11點1997大腸桿菌(E.coli)全基因組測序完成1998完成人類基因組計劃的物理作圖開始人類基因組的大規(guī)模測序

Celera公司加入，與公共領(lǐng)域競爭啟動水稻基因組計劃1999.7第5屆國際公共領(lǐng)域人類基因組測序會議，加快測序速度大腸桿菌及其全基因組水稻基因組計劃當(dāng)前第8頁\共有71頁\編于星期六\11點1999.7

第5屆國際公共領(lǐng)域人類基因組測序會議，加快測序速度2000Celera公司宣布完成果蠅基因組測序國際公共領(lǐng)域宣布完成第一個植物基因組——擬南芥全基因組的測序工作

公共領(lǐng)域和Celera公司同時宣布完成人類基因組工作草圖《Nature》刊文發(fā)表國際公共領(lǐng)域結(jié)果《Science》刊文發(fā)表Celera公司及其合作者結(jié)果Drosophilamelanogaster果蠅Arabidopsisthaliana擬南芥當(dāng)前第9頁\共有71頁\編于星期六\11點2001年2月15日《Nature》封面2001年2月16日《Science》封面當(dāng)前第10頁\共有71頁\編于星期六\11點2001年8月26日人類基因組“中國卷”的繪制工作宣告完成。2002年水稻、小鼠、瘧原蟲等基因組測序完成2003年4月14日中、美、日、德、法、英等6國科學(xué)家宣布人類基因組序列圖繪制成功，人類基因組計劃的所有目標(biāo)全部實現(xiàn)。2003年10月，2004年10月人類基因組完成圖公布。當(dāng)前第11頁\共有71頁\編于星期六\11點人類基因組計劃的實施意義

人類基因組計劃為我們研究生物信息的組織、結(jié)構(gòu)、遺傳、表達帶來了極大的方便，使人類對自身有一個根本的了解。人類是最高級、最復(fù)雜、最重要的生物，如果搞清楚人類基因組，那么再研究其它的生物就容易得多。研究多種模式生物基因組將有助于研究地球生物的進化史。當(dāng)前第12頁\共有71頁\編于星期六\11點

人類基因組研究的興起標(biāo)志著生命科學(xué)進入一個從總體、綜合角度理解生命活動分子基礎(chǔ)的新階段。隨著1990年人類基因組（HumanGenomeProject,HGP)的實施并取得巨大成就,研究重心從開始的揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到在分子整體水平對功能的研究上。當(dāng)前第13頁\共有71頁\編于星期六\11點基因組學(xué)領(lǐng)域的分類根據(jù)生物系統(tǒng)特征分類結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(Structuralgenomics)功能基因組學(xué)(Functionalgenomics)基因組圖譜繪制、測序基因和基因組組織基因組調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)錄組學(xué)(Transcriptomics)蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)代謝組學(xué)(Metabolomics)當(dāng)前第14頁\共有71頁\編于星期六\11點結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（Structuralgenomics）基因、蛋白質(zhì)和其它生物大分子的全基因組（genome-wide）結(jié)構(gòu)研究，包括基因組圖譜繪制、基因組測序、基因組組織、以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)描述。關(guān)鍵問題1：基因組數(shù)據(jù)分析的算法和工具。全基因組測序和基因組注釋仍然是結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的關(guān)鍵，基因組序列提供了基因組組織和結(jié)構(gòu)的重要信息；關(guān)鍵問題2：基因組結(jié)構(gòu)的破壞和控制。通過關(guān)閉基因功能或改變表達模式來檢測；關(guān)鍵問題3：蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定和預(yù)測。實驗方法（蛋白質(zhì)表達和結(jié)晶、X射線晶體分析、NMR等）與計算方法（統(tǒng)計分析、建模、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測）相結(jié)合。當(dāng)前第15頁\共有71頁\編于星期六\11點功能基因組學(xué)（Functionalgenomics）基于全基因組（genome-wide）在系統(tǒng)水平上對生物系統(tǒng)功能各方面的研究，包括基因功能、調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)。功能基因組學(xué)的特征是將大規(guī)模的實驗方法與統(tǒng)計分析、數(shù)學(xué)建模和實驗結(jié)果分析結(jié)合起來。全面認(rèn)識和理解基因功能特征必須在RNA、蛋白質(zhì)和代謝物水平上進行功能分析。

功能基因組學(xué)(Functionalgenomics)轉(zhuǎn)錄組學(xué)(Transcriptomics)蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)代謝組學(xué)(Metabolomics)當(dāng)前第16頁\共有71頁\編于星期六\11點轉(zhuǎn)錄組學(xué)（Transcriptomics）轉(zhuǎn)錄組（transcriptome）：細胞中所能轉(zhuǎn)錄得到的全部mRNA的集合轉(zhuǎn)錄組學(xué)：通過高通量方法研究轉(zhuǎn)錄物組的表達動力學(xué)（發(fā)生和變化規(guī)律）基因在mRNA水平上的變化與蛋白相關(guān)，研究mRNA表達模式對闡明未知基因的功能、調(diào)節(jié)途徑和蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)等具有重要的意義轉(zhuǎn)錄組不是細胞的功能執(zhí)行實體，轉(zhuǎn)錄組分析只能間接探討基因的功能當(dāng)前第17頁\共有71頁\編于星期六\11點代謝組學(xué)（Metabolomics）代謝組（metabolome）：指某一生物或細胞在一特定生理時期內(nèi)所有的低分子量代謝產(chǎn)物（如metabolicintermediates,hormonesandothersignalingmolecules,andsecondarymetabolites）。代謝組學(xué)：大規(guī)模研究代謝組的動力學(xué)和相互作用。代謝組分析提供了有關(guān)基因功能的重要信息。與轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組相比，代謝物的數(shù)量遠少于基因或蛋白的數(shù)量，因此代謝組分析相對簡單。當(dāng)前第18頁\共有71頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）蛋白質(zhì)組(Proteome)一詞最早由澳大利亞學(xué)者Ｗｉｌｋｉｎｓ等于1994年提出的。蛋白質(zhì)組（proteome）：一個基因組編碼的全套蛋白質(zhì)集合，即包括一種細胞乃至一種生物所表達的全部蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)：通過直接測定和鑒別蛋白質(zhì)的高通量方法，大規(guī)模地研究蛋白質(zhì)組的表達動力學(xué)和蛋白質(zhì)相互作用。蛋白質(zhì)表達動力學(xué)和蛋白質(zhì)相互作用的研究是基因功能研究的重要途徑。主要包括三個領(lǐng)域：－蛋白質(zhì)鑒定和分析－基于蛋白質(zhì)組水平（proteome-wide）的比較研究－蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用當(dāng)前第19頁\共有71頁\編于星期六\11點

蛋白質(zhì)組學(xué)研究的意義

隨著人類基因組計劃的實施和推進，生命科學(xué)研究已進入了后基因組時代。在這個時代，生命科學(xué)的主要研究對象是功能基因組學(xué)，包括結(jié)構(gòu)基因組研究和蛋白質(zhì)組研究等。雖有多個物種的基因組被測序，但在這些基因組中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因組中所采用的分析策略都是從細胞中mRNA的角度來考慮的，其前提認(rèn)為細胞中mRNA水平反映了蛋白質(zhì)表達水平。但事實并不完全如此，從DNA

mRNA

蛋白質(zhì)，存在三個層次的調(diào)控，即轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控(Transcriptional

control

)，翻譯水平調(diào)控(Translational

control)，翻譯后水平調(diào)控(Post-translational

control

)。從mRNA角度考慮，實際上僅包括了轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控，并不能全面代表蛋白質(zhì)表達水平。實驗也證明，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。當(dāng)前第20頁\共有71頁\編于星期六\11點

蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下的變化機制。蛋白質(zhì)本身的存在形式和活動規(guī)律，如翻譯后修飾、蛋白質(zhì)間相互作用以及蛋白質(zhì)構(gòu)象等問題，仍依賴于直接對蛋白質(zhì)的研究來解決。

國際上蛋白質(zhì)組研究進展十分迅速，不論基礎(chǔ)理論還是技術(shù)方法，都在不斷進步和完善。相當(dāng)多種細胞的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫已經(jīng)建立，相應(yīng)的國際互聯(lián)網(wǎng)站也層出不窮。1996年，澳大利亞建立了世界上第一個蛋白質(zhì)組研究中心(

APAF

)。丹麥、加拿大、日本也先后成立了蛋白質(zhì)組研究中心。2001年4月，在美國成立了國際人類蛋白質(zhì)組研究組織（Human

Proteome

Organization,

HUPO）,隨后歐洲、亞太地區(qū)都成立了區(qū)域性蛋白質(zhì)組研究組織，試圖通過合作的方式，融合各方面的力量，完成人類蛋白質(zhì)組計劃。當(dāng)前第21頁\共有71頁\編于星期六\11點二、蛋白質(zhì)組學(xué)研究蛋白質(zhì)組：是指一個基因組、一種生物或一種細胞/組織所表

達

的全部蛋白質(zhì)。功能蛋白組：特定時間、特定環(huán)境和實驗條件下基因組活躍表

的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組學(xué)：是不同時間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)群體的研

究以蛋白質(zhì)組為研究對象，研究細胞內(nèi)所有蛋白質(zhì)

的組成及其動態(tài)變化規(guī)律的科學(xué)。內(nèi)容包括鑒定蛋

白質(zhì)表達、存在方式(修飾形式)、結(jié)構(gòu)、功能和相

互作用方式等。當(dāng)前第22頁\共有71頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)組與基因組的區(qū)別？1）蛋白質(zhì)組的組成遠比基因組龐大和復(fù)雜分子生物學(xué)發(fā)展初期的一個知名的信條是“一個基因一個蛋白質(zhì)”。但后來已證實這是不確的,1個基因可以生產(chǎn)出多于1個蛋白質(zhì)。越是高等的細胞,這種數(shù)量上的差異越明顯。●據(jù)估計,在E.coli1個基因可編碼1.3個蛋白;人的1個基因大約可編碼10種蛋白。這是由于1個基因可經(jīng)過基因內(nèi)重組或在轉(zhuǎn)錄中經(jīng)過不同的剪接翻譯成不同的蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)在合成之后又可能進行不同的翻譯后修飾,包括磷酸化、糖基化、硫基化、?；⒓谆?。人類基因組的基因可能生產(chǎn)出幾十萬個蛋白.僅從這一個角度也可以看出,即使我們對基因組全部讀出,仍然不足以對全部蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量加以描述和預(yù)測,更不足以對主要由蛋白質(zhì)演繹的復(fù)雜生命活動加以描述和預(yù)測了。當(dāng)前第23頁\共有71頁\編于星期六\11點2）蛋白質(zhì)具有相對獨立的代謝過程，由DNA編碼合成的蛋白質(zhì),在其運輸、裝配方式、降解時間和途徑等方面對編碼它的DNA具有相對的獨立性.例如,在細胞周期調(diào)控中cyclinB在G1晚期開始表達并逐漸積累,到G2期后期階段達到最大值并一直維持到M期中期階段,然后特異性地迅速降解。目前已知的所有細胞周期調(diào)控蛋白及其他許多蛋白都具有各自嚴(yán)格的代謝途徑和“生命”周期。3）蛋白質(zhì)具有對生物機體內(nèi)部及外界因素產(chǎn)生反應(yīng)的能力在細胞增殖、分化、衰老和凋亡等重大生命活動中,蛋白質(zhì)不僅具有表達時間、表達量的差異,而且具有對外界的環(huán)境刺激,包括生理信號、病理信號及外界物理、化學(xué)因素等刺激,能動地產(chǎn)生反應(yīng)的能力,這是生命現(xiàn)象區(qū)別于非生命現(xiàn)象的基本特征之一。當(dāng)前第24頁\共有71頁\編于星期六\11點4）蛋白質(zhì)之間存在著活躍、廣泛的相互作用在很大程度上我們可以說“沒有一個蛋白質(zhì)是單獨發(fā)揮其生物學(xué)作用的”,它需要與其他的分子相互作用才能完成其復(fù)雜的生理功能.蛋白質(zhì)之間的相互作用不限于過去認(rèn)識到的連鎖反應(yīng)或級聯(lián)反應(yīng),它是一個復(fù)雜交錯和具有精密調(diào)控的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。蛋白質(zhì)組學(xué)從多方位、多角度去研究蛋白質(zhì)之間的相互作用和相互調(diào)控。相對來說,基因之間并不發(fā)生這種直接的相互作用.因此,只有通過對所有蛋白質(zhì)的總和進行研究,即開展蛋白質(zhì)組學(xué)研究,才能更加貼近地掌握生命的現(xiàn)象和本質(zhì),找到生命活動的規(guī)律。當(dāng)前第25頁\共有71頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容總體分為兩個方面：1．蛋白質(zhì)表達模式（或蛋白質(zhì)組成）研究。

各種細胞或組織全部蛋白質(zhì)的表征

生理條件下蛋白質(zhì)圖譜和數(shù)據(jù)庫

變化條件下蛋白質(zhì)組發(fā)生的變化

發(fā)現(xiàn)和鑒定特定功能的一群蛋白質(zhì)。2．蛋白質(zhì)功能模式（目前集中在蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)關(guān)系）研究。

蛋白質(zhì)的相互作用和相互協(xié)調(diào)是細胞進行信號傳導(dǎo)及一切代謝活動的基礎(chǔ)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是發(fā)揮功能所依賴的基礎(chǔ)。當(dāng)前第26頁\共有71頁\編于星期六\11點蛋白質(zhì)組學(xué)具體研究內(nèi)容：1）蛋白質(zhì)鑒定：可以利用一維電泳和二維電泳并結(jié)合Western等

技術(shù)，利用蛋白質(zhì)芯片和抗體芯片及免疫共沉淀

等技術(shù)對蛋白質(zhì)進行研究。蛋白芯片技術(shù)的基本原理：是將各種蛋白質(zhì)有序地固定于滴定板、濾膜和載玻片等各種載體上成為檢測用的芯片，然后，用標(biāo)記了特定熒光抗菌素體的蛋白質(zhì)或其他成分與芯片作用，將未能與芯片上的蛋白質(zhì)互補結(jié)合的成分洗去，再利用熒光掃描儀或激光共聚焦掃描技術(shù)，測定芯片上各點的熒光強度，通過熒光強度分析蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)之間相互作用的關(guān)系，由此達到測定各種蛋白質(zhì)功能的目的。當(dāng)前第27頁\共有71頁\編于星期六\11點2）翻譯后修飾：很多mRNA表達產(chǎn)生的蛋白質(zhì)要經(jīng)歷翻譯后修飾如磷酸化，糖基化，酶原激活等。翻譯后修飾是蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質(zhì)翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質(zhì)的功能具有重要作用。當(dāng)前第28頁\共有71頁\編于星期六\11點3）蛋白質(zhì)功能確定：如分析酶活性和確定酶底物，細胞因子的生物分析/配基-受體結(jié)合分析?？梢岳没蚯贸头戳x技術(shù)分析基因表達產(chǎn)物-蛋白質(zhì)的功能。另外對蛋白質(zhì)表達出來后在細胞內(nèi)的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質(zhì)功能的了解。4）醫(yī)學(xué)醫(yī)藥的應(yīng)用：蛋白質(zhì)組學(xué)的研究最終要服務(wù)于人類的健康。如尋找藥物的靶分子，很多藥物本身就是蛋白質(zhì)，而很多藥物的靶分子也是蛋白質(zhì)。藥物也可以干預(yù)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和疾病機理研究中，了解人不同發(fā)育、生長期和不同生理、病理條件下及不同細胞類型的基因表達的特點具有特別重要的意義。這些研究可能找到直接與特定生理或病理狀態(tài)相關(guān)的分子，進一步為設(shè)計作用于特定靶分子的藥物奠定基礎(chǔ)。當(dāng)前第29頁\共有71頁\編于星期六\11點5）在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究中的應(yīng)用生物體能通過對外界環(huán)境因素的變化作出反應(yīng)，主要靠復(fù)雜的調(diào)控基質(zhì)調(diào)節(jié)，其中大多數(shù)調(diào)控機制是由蛋白質(zhì)的構(gòu)象變化所介導(dǎo)的，而蛋白質(zhì)本身的構(gòu)象變化常常是通過變構(gòu)效應(yīng)和蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的化學(xué)修飾來實現(xiàn)的，如磷酸化、糖基化、酰基化和遍在蛋白化等。蛋白質(zhì)磷酸化/去磷酸化是蛋白質(zhì)飯以后修飾中最普遍、最重要的形式。細胞內(nèi)全部蛋白質(zhì)的大約1/3在某一時間點磷酸化，并且主要是絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸的磷酸化。以及大約5%的基因編碼蛋白激酶或磷酸酯酶，可見，蛋白質(zhì)修飾（磷酸化）在細胞生命活動中的重要性。它是環(huán)境因子刺激或介導(dǎo)的信號從胞外流向保內(nèi)并導(dǎo)致細胞效應(yīng)過程中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)機制。因此，研究信號傳導(dǎo)通路中的蛋白質(zhì)分子的磷酸化或去磷酸化，已成為信號傳導(dǎo)通路領(lǐng)域的前沿和熱點。但由于磷酸化蛋白質(zhì)大多數(shù)為低豐度蛋白質(zhì)，用常規(guī)的2D分離技術(shù)很難分離得到。因此，富集磷酸化蛋白顯得特別重要。當(dāng)前第30頁\共有71頁\編于星期六\11點a.研究信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中蛋白質(zhì)的翻譯后修飾針對蛋白質(zhì)翻譯后修飾主要為磷酸化，并且主要為絲/蘇氨酸和酪氨酸磷酸化的特點，對外界因素（如：EGF、PDGF）刺激細胞的前后的細胞提取物，使用泛抗磷酸化絲/蘇氨酸抗體或/和泛抗磷酸化酪氨酸抗體，特異性沉淀絲/蘇氨酸或/和酪氨酸磷酸化蛋白分子，然后進行二維電泳或一維凝膠電泳分離，比較刺激前后的圖譜，從而可以獲得差異蛋白質(zhì)點，再用質(zhì)譜技術(shù)進行鑒定，最終可以獲得刺激因子（如：EGF）介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)到通路中的信號分子的磷酸化改變，即信號分子是否活化，這有助于獲得某因子激活的信號分子和由此建立由其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路?？梢姡捎妹庖吖渤恋斫Y(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)高通量技術(shù)，有希望發(fā)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的新的信號分子。當(dāng)前第31頁\共有71頁\編于星期六\11點b.研究信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中蛋白質(zhì)的相互作用

信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路是一連串的生化和分子事件，其中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子的抑制或加強，均將影響下游蛋白質(zhì)分子的活性或?qū)е孪掠伟谢虻谋磉_改變，可以從中發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的下游分子，Lewis等結(jié)合功能蛋白質(zhì)組學(xué)和ERK1/2的選擇性活化或抑制以尋求MKK/ERK通路的稀有效應(yīng)分子，發(fā)現(xiàn)25種MAPK通路下游效應(yīng)靶蛋白分子，僅5種蛋白質(zhì)為以前知道的MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路相關(guān)的蛋白質(zhì)。c.研究信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中下游靶分子的研究應(yīng)用范圍:1）蛋白質(zhì)，如蛋白質(zhì)差異顯示、蛋白質(zhì)組作圖和成分鑒定2）基因，如功能基因組計劃、基因產(chǎn)物識別、功能鑒定和調(diào)控機制分析等3）重要生命活動的分子機制，包括細胞周期、細胞分化與發(fā)育、腫瘤發(fā)生與發(fā)展等4）醫(yī)藥靶分子尋找與分析當(dāng)前第32頁\共有71頁\編于星期六\11點研究技術(shù)：雙向凝膠電泳(2-DGE)和質(zhì)譜(MS)是主要的技術(shù):

蛋白質(zhì)樣品中的不同類型的蛋白質(zhì)可以通過二維電泳進行分離。

二維電泳可以將不同種類的蛋白質(zhì)按照等電點和分子量差異進行高分辨率的分離。成功的二維電泳可以將2000到3000種蛋白質(zhì)進行分離。電泳后對膠進行高靈敏度的染色如銀染和熒光染色。如果是比較兩種樣品之間蛋白質(zhì)表達的異同，可以在同樣條件下分別制備二者的蛋白質(zhì)樣品，然后在同樣條件下進行二維電泳，染色后比較兩塊膠。也可以將二者的蛋白質(zhì)樣品分別用不同的熒光染料標(biāo)記，然后兩種蛋白質(zhì)樣品在一塊膠上進行二維電泳的分離，最后通過熒光掃描技術(shù)分析結(jié)果。當(dāng)前第33頁\共有71頁\編于星期六\11點

膠染色后可以利用凝膠圖象分析系統(tǒng)成像，然后通過分析軟件對蛋白質(zhì)點進行定量分析，并且對感興趣的蛋白質(zhì)點進行定位。通過專門的蛋白質(zhì)點切割系統(tǒng)，可以將蛋白質(zhì)點所在的膠區(qū)域進行精確切割。接著對膠中蛋白質(zhì)進行酶切消化，酶切后的消化物經(jīng)脫鹽/濃縮處理后就可以通過點樣系統(tǒng)將蛋白質(zhì)點樣到特定的材料的表面（MALDI-TOF）。最后這些蛋白質(zhì)就可以在質(zhì)譜系統(tǒng)中進行分析，從而得到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù);這些數(shù)據(jù)可以用于構(gòu)建數(shù)據(jù)庫或和已有的數(shù)據(jù)庫進行比較分析。當(dāng)前第34頁\共有71頁\編于星期六\11點▲關(guān)于蛋白質(zhì)組的研究，也可以將蛋白質(zhì)組的部分或全部種類的蛋白質(zhì)制作成蛋白質(zhì)芯片，這樣的蛋白質(zhì)芯片可以用于蛋白質(zhì)相互作用研究，蛋白表達研究和小分子蛋白結(jié)合研究。▲蛋白質(zhì)組研究技術(shù)體系包括：?樣品制備；?雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳(two-dimensional

polyacrylamidegelelectrophoresis,2-DPAGE)；?蛋白質(zhì)的染色；?凝膠圖像分析；?蛋白質(zhì)分析；?蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫。當(dāng)前第35頁\共有71頁\編于星期六\11點其中三大關(guān)鍵：①雙向凝膠電泳技術(shù)

②質(zhì)譜鑒定質(zhì)譜分析原理圖③計算機圖像數(shù)據(jù)處理與蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第36頁\共有71頁\編于星期六\11點質(zhì)譜分析儀當(dāng)前第37頁\共有71頁\編于星期六\11點

原核及簡單真核生物的蛋白質(zhì)組研究

流感嗜血桿菌的蛋白質(zhì)組研究

大腸桿菌的蛋白質(zhì)組研究

致病微生物的蛋白質(zhì)組研究

釀酒酵母的蛋白質(zhì)組研究

當(dāng)前第38頁\共有71頁\編于星期六\11點

流感嗜血桿菌的蛋白質(zhì)組研究

流感嗜血桿菌(Haemophilusinfluenzae)是第一個獲得基因組全序列的生物.瑞士的一個小組通過2-DPAGE研究了流感嗜血桿菌的蛋白質(zhì)組分,在ｐＨ3-10的范圍內(nèi)鑒定了約300個蛋白質(zhì)組分,然后用有兩個尿素濃度的麥黃酮(tricine)膠分離了很難分離到的5-20ku范圍內(nèi)的蛋白質(zhì),還鑒定了其中的80種.另外用肝素親和層析將堿性蛋白質(zhì)富集后,在ｐＨ6-11的范圍內(nèi)又鑒定了102個蛋白質(zhì),其中許多是核酸結(jié)合蛋白尤其是核糖體蛋白.華盛頓大學(xué)的另一個小組將雙向電泳得到的流感嗜血桿菌303個蛋白質(zhì)斑點進行質(zhì)譜分析,確定了263個蛋白質(zhì),其中大部分是外膜蛋白,以及與能量代謝和大分子合成相關(guān)的蛋白質(zhì).另外發(fā)現(xiàn)了幾種不能在基因組中找到對應(yīng)序列的蛋白質(zhì).令人驚奇的是,大約22%的被鑒定了的蛋白質(zhì)表現(xiàn)出與預(yù)計不同的等電點與分子質(zhì)量,顯示它們可能經(jīng)過了翻譯后加工.當(dāng)前第39頁\共有71頁\編于星期六\11點大腸桿菌的蛋白質(zhì)組研究

大腸桿菌全部4000多個基因的ＤＮＡ序列已被測定,人們想到如果把雙向電泳得到的蛋白質(zhì)譜與基因組分析結(jié)果聯(lián)合起來,就會得到更多有用的信息.基于此想法,建立蛋白質(zhì)基因聯(lián)合數(shù)據(jù)庫,希望籍此來回答以下幾方面的問題:ａ所有編碼基因的產(chǎn)物在雙向圖譜上的位置,ｂ各種蛋白質(zhì)的豐度,ｃ不同條件下各種蛋白質(zhì)表達水平及合成速率的變化,ｄ各種蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的定位,ｅ某些蛋白質(zhì)翻譯后修飾的方式及水平.目前,大腸桿菌的聯(lián)合數(shù)據(jù)庫已更新到第六版,大約包括1600個蛋白質(zhì)斑點的數(shù)據(jù),其中大約400個蛋白質(zhì)斑點已與大約350個基因相對應(yīng)(有些基因可能有多個蛋白質(zhì)產(chǎn)物),對于這些蛋白質(zhì),這個數(shù)據(jù)庫可以提供基因名稱、蛋白質(zhì)名稱、EC編號、功能范疇、Swiss-prot數(shù)據(jù)庫編號、Ｇenbank序列號、基因圖譜的位置、染色體上的轉(zhuǎn)錄方向以及一些生理信息(如在不同生長條件下該蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的豐度).

當(dāng)前第40頁\共有71頁\編于星期六\11點致病微生物的蛋白質(zhì)組研究

蛋白質(zhì)組的一個重要應(yīng)用是在闡明新抗生素作用機理的研究上.當(dāng)今,細菌對大多數(shù)抗生素都有了抗性,尋找作用于細菌內(nèi)新靶子的研究工作已經(jīng)展開,找到了許多有效的抗菌化合物.但目前遇到的困難在于難以揭示新的化合物的作用靶子及其作用機理.有時雖在體外發(fā)現(xiàn)新化合物能夠使某種蛋白質(zhì)失活,但在體內(nèi)是否有這種現(xiàn)象和這是否是抗菌的主要機制仍然未知,現(xiàn)在雙向電泳分析提供了一個有效手段.例如在研究抑制核糖體類抗生素對細菌的作用機制時,對12種作用于翻譯過程的不同階段和核糖體內(nèi)不同分子的抗生素加以考察,發(fā)現(xiàn)其中8種誘導(dǎo)冷休克反應(yīng)的一系列蛋白質(zhì),另4種誘導(dǎo)一系列熱休克反應(yīng)的蛋白質(zhì),因此預(yù)計新的作用于核糖體的化合物也是誘導(dǎo)這兩種反應(yīng),并且籍此可以推測大腸桿菌對冷熱的反應(yīng)發(fā)生于核糖體水平上.蛋白質(zhì)組研究的重要優(yōu)勢在于能夠從整體水平上分析不同條件下蛋白質(zhì)譜的變化.例如作為一種差異顯示技術(shù),這一技術(shù)已被用于比較結(jié)核分枝桿菌與牛結(jié)核分枝桿菌蛋白的不同,結(jié)果發(fā)現(xiàn)一些在基因水平上很類似的蛋白在蛋白質(zhì)水平上有很大差別,這可能部分解釋近年來牛痘作為結(jié)核病疫苗會出現(xiàn)失敗的現(xiàn)象

當(dāng)前第41頁\共有71頁\編于星期六\11點釀酒酵母的蛋白質(zhì)組研究

利用雙向電泳技術(shù)分析酵母蛋白譜的工作早于蛋白質(zhì)組概念的提出.釀酒酵母(Saccharomycescerevisiae)基因組的完成及其蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫在互聯(lián)網(wǎng)上的建立,大大加速了這一工作.最新版的數(shù)據(jù)庫包括6000多頁,每頁代表一個已知或推測的酵母蛋白.它包含以下幾方面的信息:ａ以序列為基礎(chǔ)的已知和推測的酵母蛋白的特征信息,如分子質(zhì)量、等電點、氨基酸組成、多肽片段大小等;ｂ一些研究得到的關(guān)于各種蛋白質(zhì)在翻譯后加工、亞細胞定位、功能分類方面的信息;ｃ從以往的超過5000篇關(guān)于酵母蛋白研究的文章中獲得的有關(guān)各種蛋白質(zhì)功能、相互作用、突變表型的信息.借助數(shù)據(jù)庫的有力推動,在雙向電泳蛋白質(zhì)譜上最明顯的蛋白質(zhì)斑點的大部分得到鑒定.當(dāng)前第42頁\共有71頁\編于星期六\11點

正在丹麥進行的一項研究計劃分別作出野生型和將基因系統(tǒng)缺失的缺陷型酵母的雙向蛋白質(zhì)圖譜.初步的研究表明,缺失單一基因?qū)?dǎo)致的結(jié)果并不只是缺乏此基因編碼的蛋白質(zhì),而是能導(dǎo)致其他一系列蛋白質(zhì)量的改變.一些蛋白質(zhì)減少而另一些蛋白質(zhì)增多,當(dāng)然還有一些蛋白質(zhì)被加工修飾而導(dǎo)致性狀改變.單一基因缺失的結(jié)果總是引起蛋白質(zhì)組全局性的變化.大約20%的酵母基因缺失是致死性的,另外80%則不然,這時機體能通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的表達來對抗這種內(nèi)源性的變化.這種基因缺失的研究可能會告訴我們一些關(guān)于細胞內(nèi)蛋白質(zhì)分子間相互“對話”和“作用”的重要信息,如蛋白質(zhì)間的物理聯(lián)系(這些蛋白質(zhì)可能會組成蛋白質(zhì)復(fù)合物)、信號傳遞途徑,以幫助我們了解細胞是如何構(gòu)成的以及是如何協(xié)同工作的。當(dāng)前第43頁\共有71頁\編于星期六\11點

多細胞真核生物的蛋白質(zhì)組研究

線蟲的蛋白質(zhì)組研究

果蠅的蛋白質(zhì)組研究人類的蛋白質(zhì)組研究

植物的蛋白質(zhì)組研究當(dāng)前第44頁\共有71頁\編于星期六\11點線蟲的蛋白質(zhì)組研究利用雙向電泳技術(shù),Ｂini對線蟲(Ｃ.elegans)進行了蛋白質(zhì)組分析,在等電點3.5-9和分子質(zhì)量10-200kｕ的范圍內(nèi)可分辨2000個以上的蛋白質(zhì)斑點,然后利用Ｅｄｍａｎ微量測序技術(shù)對其中24個斑點進行分析,得到其中12個蛋白質(zhì)的Ｎ端序列.其余的由于Ｎ端封閉而未能測出序列.已測出的12個中有1個未能找到與其匹配的基因.另外11個與能量代謝、酸性核蛋白、Ｇ蛋白等對應(yīng).Ｃ.elegans的19000個基因已于1998年12月全部測出,預(yù)計會對蛋白質(zhì)組的研究提供幫助當(dāng)前第45頁\共有71頁\編于星期六\11點果蠅的蛋白質(zhì)組研究

不同性別果蠅(Ｄｒｏｓｏｐｈｉｌａｍｅｌａｎｏｇａｓｔｅｒ)成蟲的頭、胸、腹部的蛋白質(zhì)組圖譜已被分別作出,總共約有1200個蛋白質(zhì)被檢出,其中的大多數(shù)在頭、胸、腹中是相同的,但也發(fā)現(xiàn)了一部分其部位、性別特異的蛋白質(zhì).當(dāng)前第46頁\共有71頁\編于星期六\11點人類的蛋白質(zhì)組研究人的各種體液(血液、淋巴、脊髓、乳汁和尿等)都被用于研究與某些疾病的關(guān)系.最近澳大利亞科學(xué)家利用雙向電泳技術(shù)研究眼淚中的蛋白質(zhì)與生理狀態(tài)的關(guān)系.他們發(fā)現(xiàn)了一種新的蛋白質(zhì),這個蛋白質(zhì)非常相似于在乳腺癌細胞里高表達的另一種蛋白質(zhì).這個發(fā)現(xiàn)可能會提供疾病診治的新的手段.在一項利用蛋白質(zhì)組研究技術(shù)進行的酒精對人體毒性的研究中發(fā)現(xiàn),乙醇會改變血清蛋白糖基化作用,導(dǎo)致許多糖蛋白的糖基缺乏,如轉(zhuǎn)鐵蛋白。當(dāng)前第47頁\共有71頁\編于星期六\11點

腫瘤至今仍是人類的一個頑敵.癌細胞不僅有許多特異蛋白質(zhì)產(chǎn)物,而且這些產(chǎn)物還會影響其他蛋白質(zhì)的翻譯后加工及許多蛋白質(zhì)的表達水平.腫瘤的蛋白質(zhì)組研究能提供一些以往其他技術(shù)所不能提供的早期診斷依據(jù),例如利用不同細胞組織的特征蛋白質(zhì)譜,可以判別一些難以判定來源的腫瘤細胞的來源.丹麥的一個小組利用蛋白質(zhì)組研究技術(shù)結(jié)合組織冰凍切片技術(shù)分析了150例膀胱癌病人的組織,發(fā)現(xiàn)在所有的鱗狀細胞瘤的尿液中均能發(fā)現(xiàn)一種化學(xué)引誘劑———銀屑素(ｐｓｏｒｉａｓｉｎ),推測其極可能作為這種腫瘤的早期標(biāo)志物.

當(dāng)前第48頁\共有71頁\編于星期六\11點三、差異蛋白質(zhì)組研究蛋白質(zhì)組學(xué)研究的途徑：1)建立蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫像基因組學(xué)的研究一樣,力圖“查清”人類大約3萬到4萬多基因編碼的所有蛋白質(zhì),建立蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)庫。基因組研究的發(fā)端和升溫,是由于大規(guī)?；蚪M測序技術(shù)的實現(xiàn)和其后高通量的基因芯片技術(shù)的發(fā)展所推動的.而蛋白質(zhì)組迄今還不具有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ),且DNA大規(guī)模的高通量研究是建立在4種堿基及其配對性質(zhì)的相對單一和簡單的原則基礎(chǔ)上的,而對蛋白質(zhì)的識別和鑒定的原則要復(fù)雜得多。隨著對蛋白質(zhì)組學(xué)的深入理解和具體工作的開展,人們逐漸認(rèn)識到在短時間內(nèi)建立人類蛋白質(zhì)組學(xué)“完整的”數(shù)據(jù)庫和實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享是難以實現(xiàn)的,或者說條件尚未成熟.在沒有弄清楚具體蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)、功能、表達亞細胞定位之前,其應(yīng)用前景也不是十分的明確和直接。當(dāng)前第49頁\共有71頁\編于星期六\11點2)差異蛋白質(zhì)譜是著重尋找和篩選任何有意義的因素引起的2個樣本之間的差異蛋白質(zhì)譜,揭示細胞生理和病理狀態(tài)的進程與本質(zhì)、對外界環(huán)境刺激的反應(yīng)途徑,以及細胞調(diào)控機制,同時獲得對某些關(guān)鍵蛋白的定性和功能分析,特點如下：1.差異蛋白質(zhì)組學(xué)的研究在技術(shù)上有更高的可實現(xiàn)性●目前對蛋白質(zhì)組學(xué)的研究仍采用傳統(tǒng)技術(shù),例如雙向電泳、質(zhì)譜。雙向電泳雖然仍是目前可以分辨最多蛋白質(zhì)種類的技術(shù),并在技術(shù)上已有了很大的改進,使其重復(fù)性和靈敏度大大提高,但它無法檢測疏水性蛋白、極端pH的酸性蛋白和堿性蛋白以及某些低豐度蛋白,因此遠不能捕獲細胞內(nèi)的全部蛋白質(zhì)。●質(zhì)譜在蛋白質(zhì)分析方面雖然具有高分辨率和高靈敏度的優(yōu)點,但它需要在檢測之前對樣品進行必要的純化,因而無法實現(xiàn)高通量的蛋白質(zhì)分析。

此外,質(zhì)譜是通過分子的飛行時間和帶電荷多少來計算分子的分子質(zhì)量的,因而它無法區(qū)分分子和帶電荷相同的同分異構(gòu)體的質(zhì)量.上述這些技術(shù)的不完善都使得蛋白質(zhì)組學(xué)的研究在當(dāng)前還難以大規(guī)模地迅速開展。當(dāng)前第50頁\共有71頁\編于星期六\11點●另一方面差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究由于并不要求捕獲“全部”蛋白,而重在找出有意義的差異蛋白,因而有著高得多的可實現(xiàn)性。雙向電泳在差異蛋白質(zhì)組分析中如同在“完全”蛋白質(zhì)分析中一樣,仍然是一項重要的技術(shù),適用于差異蛋白質(zhì)的檢出?；|(zhì)輔助激光解析離子化系統(tǒng)SELDI集分離純化和質(zhì)譜檢測于一身,雖然它不具有分辨率和靈敏度方面的特別優(yōu)勢,但它可以直接檢測相對原始的生物樣品,并可同時進行多樣品、多蛋白的檢測,從而提供了適合于差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究的可比較性系統(tǒng)。

此外,一些新的方法如穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)等正在迅速發(fā)展,它們使質(zhì)譜技術(shù)在蛋白質(zhì)定量研究方面的能力大大提高了,這將會有力地促進差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究的進展。當(dāng)前第51頁\共有71頁\編于星期六\11點2.差異蛋白質(zhì)組學(xué)反映了蛋白質(zhì)的動態(tài)本質(zhì)●一個生物體在經(jīng)歷生長、發(fā)育及各種生理過程,甚至病理過程中,其基因組通常是始終維持穩(wěn)定不變的,也即它可能表達的全部蛋白質(zhì)的總和也是不變的,而其蛋白質(zhì)組的構(gòu)成卻在隨時發(fā)生著嚴(yán)格而活躍的改變。實際上幾乎沒有任何一種細胞在任何一個時刻是表達“所有”蛋白質(zhì)的.例如人類細胞大約有290種左右分化的細胞,在每個細胞中約只有10000種蛋白質(zhì)。而每個細胞在它不同功能狀態(tài)、細胞周期不同時相、接受不同條件因素刺激或藥物作用下,其蛋白質(zhì)組也會發(fā)生相應(yīng)的變化?！裾沁@種不同的蛋白質(zhì)組構(gòu)成了這一細胞這一時刻的特征性生命活動的基礎(chǔ)因此,對于這種蛋白質(zhì)組的特有組成及其改變的研究,即差異蛋白質(zhì)組研究,是認(rèn)識生命活動本質(zhì)的一個恰當(dāng)而直接的途徑。當(dāng)前第52頁\共有71頁\編于星期六\11點3.差異蛋白質(zhì)組學(xué)具有廣泛和明確的應(yīng)用前景●一個細胞的生命活動,基本上說就是構(gòu)成其相應(yīng)蛋白質(zhì)組的蛋白質(zhì)的相互裝配及相互反應(yīng)的表現(xiàn)和結(jié)果。只要能夠獲得它們在蛋白質(zhì)組上的差別或變化的足夠信息,就能夠指證這個細胞或生物體所處的狀態(tài),以及它們的狀態(tài)是正常或是異常,甚至常?？赡苷业狡洚惓５脑颉Ｒ虼?差異蛋白質(zhì)組學(xué)的研究在疾病的早期診斷、病程及療效監(jiān)測、環(huán)境因素影響分析等方面具有很好的應(yīng)用值。目前對疾病特別是腫瘤的早期標(biāo)志蛋白分子biomarker的篩選已在世界范圍內(nèi)形成熱潮.以這類標(biāo)志分子主要是蛋白質(zhì)為依據(jù)的分子診斷技術(shù)將形成未來臨床診斷的主流,而這又會有力地促進網(wǎng)絡(luò)輔助醫(yī)療診斷的發(fā)展,使整個醫(yī)療事業(yè)的面貌發(fā)生巨大的變化。例如此外,在農(nóng)業(yè)育種、基因工程產(chǎn)物的鑒定、食品蛋白質(zhì)評價等方面,差異蛋白質(zhì)組學(xué)也有著廣泛的應(yīng)用前景.這除了樣品的選取不同外,在研究方法上與上述的biomarker篩選并沒有什么不同。當(dāng)前第53頁\共有71頁\編于星期六\11點差異蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法:●雙向電泳

雙向電泳仍是目前可以覆蓋最多蛋白質(zhì)的技術(shù),因此也仍是差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究的重要手段之一?！裼糜诘鞍踪|(zhì)定量和比較研究的質(zhì)譜相關(guān)技術(shù)

質(zhì)譜具有高敏感性、高分辨率,是迄今為止進行蛋白質(zhì)定性研究不可缺少的工具.但由于通常要使用提純的樣品,所以被認(rèn)為不適用于蛋白質(zhì)之間比較,特別是定量比較的研究。近期發(fā)展一些新的方法，例如用引入穩(wěn)定同位素標(biāo)記分子的方法ICAT等技術(shù)將可能使質(zhì)譜成為差異蛋白質(zhì)組學(xué)研究的有力工具?！馭ELDI蛋白質(zhì)芯片技術(shù)它具有快速、操作簡便、樣品用量少和對多樣品的平行檢測等特點。特別是它可直接檢測不經(jīng)處理的尿液、血液、腦脊液、關(guān)節(jié)腔滑液、支氣管洗出液、細胞裂解液和各種分泌物等。

當(dāng)前第54頁\共有71頁\編于星期六\11點★總之,差異蛋白質(zhì)組學(xué)的研究并不代替“完全”蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。而且它的研究結(jié)果可以大大豐富和促進“完全”蛋白質(zhì)組學(xué)的建檔和研究工作。但即使“完全”蛋白質(zhì)組學(xué)研究取得了一定成果或已初步完成,差異蛋白質(zhì)組學(xué)的研究將仍然具有其相對獨立的價值和實際意義。當(dāng)前第55頁\共有71頁\編于星期六\11點

四、生物信息學(xué)

當(dāng)前第56頁\共有71頁\編于星期六\11點生物信息學(xué)是以生物大分子為研究對象,以計算機為工具,運用數(shù)學(xué)和信息系學(xué)的觀點,理論和方法去研究生命現(xiàn)象、組織和分析呈指數(shù)級增長的生物信息數(shù)據(jù)的一門科學(xué)。研究重點體現(xiàn)在基因組學(xué)和蛋白質(zhì)兩個方面。首先是研究遺傳物質(zhì)的載體DNA及其編碼的大分子量物質(zhì),以計算機為工具,研究各種學(xué)科交叉的生物信息學(xué)的研究方法,找出其規(guī)律性,進而發(fā)展出適合它的各種軟件,對逐步增長的DNA和蛋白質(zhì)的序列和結(jié)構(gòu)進行收集、整理、發(fā)布、提取、加工、分析和發(fā)現(xiàn)。由數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用軟件三大部分組成。當(dāng)前第57頁\共有71頁\編于星期六\11點建立分子生物信息數(shù)據(jù)庫的流程圖當(dāng)前第58頁\共有71頁\編于星期六\11點一級數(shù)據(jù)庫世界三大核酸序列數(shù)據(jù)庫(公共序列數(shù)據(jù)庫，PublicSequenceDatabase)

GenBank（美國）

EMBL(歐洲)

DDBJ(日本)A)核酸(DNA)序列數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第59頁\共有71頁\編于星期六\11點

來源于人類基因組計劃及各種模式生物基因組計劃

1977年，最早獲得的生物基因組全序列是噬菌體(53kb)1995年，第一個自由生物體流感嗜血菌(H.inf)被完全測序B)基因組數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第60頁\共有71頁\編于星期六\11點部分生物基因組計劃網(wǎng)址

老鼠(Mouse) 小鼠(Rat) http://ratmap.gen.gu.se

狗(Dog) 牛(Cow) 豬(Pig) 羊(Sheep) http://dirk.invermay.cri.nz

雞(Chicken)

斑馬魚(Zebrafish)

線蟲(C.elegans)

果蠅(Drosophila)

蚊子(Mosquito)

擬南芥(Arabidopsis)棉花(Cotton)

玉米(Maize)

水稻(Rice) http://www.staff.or.jp

大豆(Soya) :8000/main.html

樹(Trees)

當(dāng)前第61頁\共有71頁\編于星期六\11點

SWISS－PROT1.日內(nèi)瓦大學(xué)醫(yī)學(xué)生物化學(xué)系和歐洲生物信息學(xué)研究所(EBI)合作維護（1986年）；

2.在EMBL和GenBank數(shù)據(jù)庫上均建立了鏡像站點;3.數(shù)據(jù)庫包括了從EMBL翻譯而來的蛋白質(zhì)序列，這些序列經(jīng)過檢驗和注釋；

4.數(shù)據(jù)記錄包括兩部分：序列注釋(結(jié)構(gòu)域、功能位點、跨膜區(qū)域、二硫鍵位置、翻譯后的修飾、突變體等)5.數(shù)據(jù)存在滯后性TrEMBL數(shù)據(jù)庫的建立C)蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫當(dāng)前第62頁\共有71頁\編于星期六\11點

PIR(proteininformationresource)1.由美國NCBI翻譯自GenBank的DNA序列(1984年)；

2.在EMBL和GenBank數(shù)據(jù)庫上均建立了鏡像站點；

3.數(shù)據(jù)依據(jù)注釋的質(zhì)量分為4類。

分類名稱(Name)說明(Comment)記錄數(shù)(Numberofentries)PIR1已分類、已注釋(Classifiedandannotated)13572PIR2已注釋(Annotate