MALDI TOFTOF在蛋白质组学中的应用介绍

MALDI-TOF/TOF质谱的原理及其在临床蛋白质组学中的应用

目录

一、MALDI-TOF/TOF质谱的基本原理

二、布鲁克公司MALDI-TOF/TOF质谱的仪器特点和性能优势

?宽域离子聚焦PAN?专利技术

?靶上浓缩AnchorChip?专利技术

?全新的离子源自动清洗SourceShower?专利技术

?氮气激光与固体激光优点完美结合的Smartbeam?激光专利技术

?激光光束的直径大小可调

?支持所有同位素标记技术

?Top-down测序技术

三、解决方案

?解决方案一：双向电泳-MALDI TOF/TOF技术路线

?解决方案二：LC-MALDI TOF/TOF技术路线

?解决方案三：ClinProt液体芯片- MALDI TOF系统

?解决方案四：MALDI分子成像技术

?解决方案五：MALDI Biotyper微生物快速鉴定与分类

四、参考文献

一、MALDI-TOF/TOF质谱的基本原理

MALDI-TOF/TOF质谱主要由MALDI离子源和飞行时间质量分析器TOF组成。样品在离子源内受激光的轰击而电离,受加速电场的作用获得一定的动能后,在无电场的真空管内飞行,不同质量的离子在飞行管内的飞行时间不同，通过测量离子的飞行时间即可测得离子的质量。它不仅可以通过一级质谱模式测得多肽和蛋白质等分子的质量，还可通过二级质谱模式测得多肽的序列。

布鲁克公司是当今世界上唯一专门生产高性能生物质谱的公司，仅MALDI TOF/TOF系列的仪器就至少有六种型号。其中,Autoflex Speed MALDI TOF/TOF是目前最先进的MALDI-TOF/TOF质谱仪。它不仅在硬件上具有布鲁克公司的多项专利技术，还提供了很多独特的分析软件,为临床医学研究人员提供了蛋白质组学研究方向的多种解决方案。除了通过经典的以二维电泳为分离手段的双向电泳-MALDI TOF/TOF技术路线和以液相色谱为分离手段的LC-MALDI TOF/TOF技术路线，进行表达蛋白质组学或差异蛋白质组学研究以外，它还在临床医学研究的具有广泛的应用，如发现与鉴定生物体液（如血清）中生物标志物的ClinProt技术，用于发现和监测组织中生物标志物的MALDI分子成像技术，用于临床微生物快速鉴定与分类的BioTyper技术,都是布鲁克公司独家提供的医学蛋白质组学解决方案。

Autoflex Speed是当今世界最先进的MALDI TOF/TOF，由高能碰撞池和两级TOF组成。它打破了三重四极杆等仪器采用的“先选择母离子，然后碰撞打碎母离子，再检测碎片离子”的传统串联质谱模式，巧妙地利用了TOF检测器的特点，采用“先碎裂母离子，再选择检测母离子及其碎片离子”的方式，从而使串联质谱一气呵成，无需离子的减速过程，避免了其它产家的MALDI TOF/TOF在进行串联质谱时，离子先加速，选择母离子，然后减速，打碎后再加速等多步过程造成的离子信号损失。其工作原理看似不好理解，其实也很简单，根据在飞行管中飞行的母离子在碎裂前后飞行时间不变的性质，先打碎母离子，并不影响对母离子及其碎片离子的选择及检测。

Autoflex Speed型MALDI-TOF质谱仪检测范围宽，分析速度快，分辨率和灵敏度高等优点，具有非常广泛的应用范围。Bruker公司独创的smartbeam激光技术，吸收了氮气激光器

的优点，克服了全固态激光器的缺点，大大扩展了其应用范围。它不仅适用于高通量的蛋白质组分析鉴定，还可进行血清临床蛋白质组分析、微生物快速鉴定、组织切片成像分析，更可利用独特的ISD和T3测序技术进行蛋白质的Top-down直接测序和蛋白质末端序列分析。

它采用的实时校准技术克服了TOF检测器易受环境温度变化而导致质量漂移的缺陷，保证了质量准确度的稳定性。它采用的宽域离子聚焦技术保证了在很宽的质量范围内同时获得高分辨率和高准确度，充分满足蛋白质组研究的需要，是蛋白质组研究不可或缺的工具。

二、布鲁克公司MALDI-TOF/TOF质谱的仪器特点和性能优势

?宽域离子聚焦PAN?专利技术：可同时在很宽的质量范围内得到超高分辨率和宽范围内极高质量精度

?靶上浓缩AnchorChip?专利技术：提高分析灵敏度10-100倍

?全新的离子源自动清洗SourceShower?专利技术：不仅保证了仪器的持续运行和长期灵敏度，还大大缩短了清洗时间，方便了仪器的维护

?氮气激光与固体激光优点完美结合的Smartbeam?激光专利技术：对所有的基质都有很好的通用性，不局限于CHCA ；Smartbeam?激光频率可在1-1000Hz范围调节，分析速度更快，充分满足分子成像和LC-MALDI分析的需要。

?激光光束的直径10-100μm大小可调：特别有利于组织切片的分子成像，提高图像的分辨率。

?支持所有同位素标记技术：充分满足定量蛋白质组学的应用需求。

?Top-down测序技术：不需进行蛋白的酶解，直接进行整蛋白的序列分析，尤其是末端测序。

三、解决方案

布鲁克公司为临床蛋白质组学的研究提供的解决方案大致可以分为五大部分： 解决方案一：双向电泳-MALDI TOF/TOF技术路线

蛋白鉴定、蛋白翻译后修饰位点的鉴定等，可用于表达蛋白质组学、差异蛋白质组学和功能蛋白质组学等

?解决方案二：LC-MALDI TOF/TOF技术路线

除上述功能和应用外，更重要的是能够满足标记定量蛋白质组学的需要，标记试剂不仅仅限于iTRAQ同位素标记试剂，而且还可用于其它类型的标记试剂ICPL、SILAC等。进一步扩展了定量蛋白质组学的应用领域。

?解决方案三：ClinProt液体芯片- MALDI TOF系统

适用于生物体液样品，如血清、血浆、尿液、唾液、脑脊液和细胞液等。该解决方案以发现和鉴定蛋白质及多肽类的生物标志物为目标，是医学蛋白组学不可缺少的技术。

?解决方案四：MALDI分子成像技术

用于发现和监测组织中的生物标志物

?解决方案五：MALDI Biotyper微生物快速鉴定与分类

微生物蛋白特征质谱指纹图谱鉴定法，二十一世纪最先进的快速鉴定临床微生物新技术。

AB公司的4800因为在蛋白分子量测定方面的性能不好，也没有相应的软件支持，只能满足前两种解决方案，无法应用于后三种解决方案。

解决方案详述

1、解决方案一：双向电泳-MALDI TOF/TOF技术路线

双向电泳是目前蛋白质组学领域中分离效果最好的蛋白质分离方法，可以在一张胶上显示上千个蛋白质的等电点、分子量和含量信息。通过双向电泳的分离，大大降低了样品的复杂程度，非常适合MALDI TOF/TOF质谱的分析。把分离后的胶点切下来，通过胶上酶解和肽段的提取，既可通过MALDI TOF一级质谱分析，获得蛋白质的肽质量指纹图，直接用于蛋白质的鉴定；又可通过MALDI TOF/TOF 二级质谱分析，获得肽段的序列信息，进一步提高蛋白质鉴定的可靠性。

利用AnchorChip靶可进行样品的靶上浓缩和脱盐，大大方便了双向电泳分离后微量蛋白样品的分析。采用实时校准技术克服了TOF检测器易受环境温度变化而导致质量漂移的缺陷，

保证了长期稳定的高质量准确度。

2、解决方案二：LC-MALDI蛋白质组技术路线

对于不适合进行双向电泳分离的样品，可以在SDS-PAGE分离后进行酶解或直接进行酶解或，再对酶解产生的肽段混合物进行LC-MALDI TOF/TOF分析。通过LC分离后，大大降低了肽段混合物的复杂程度，非常有利于肽段的二级质谱分析。该技术路线可以用于蛋白质结构的深入分析和血清分肽的鉴定，还可以用于定量蛋白质组学。

2.1. 必要的硬件和软件

PROTEINEER fc是一个将LC分离后多肽/蛋白质组分直接进行MALDI点样的自动收集点样器，与纳升液相结合组成LC-MALDI技术路线的前端样品分离系统，将PROTEINEER fc 和能对液相系统实行实时控制的HyStar软件有机的结合，形成了一个全自动的从液相分离到质谱分析的蛋白质组学流程。LC分离后的样品可直接点在预先点好基质和校准品的PAC靶上，不仅提高了分析的灵敏度，还大大节省了时间和人力劳动。通过WARP-LC软件可以非常方便地进行LC-MALDI数据的采集和分析。

2．2. LC-ESI-MALDI-MS/MS 相辅相成

众所周知，MALDI TOF/TOF 和ESI-Q-TOF 在蛋白质的鉴定中的作用是互补的，布鲁克公司在Biomarker 鉴定工作中整合了在线 LC-micrOTOF-Q 的技术平台。利用Bruker HyStar 软件控制液相和点样器，通过分流系统将LC 分离后的待检物质分别送入MALDI TOF/TOF 和micrOTOF-QII ESI-Q-TOF 系统中.追踪已发现的Biomarker 在液相的洗脱时间，经WARP-LC 软件整合LC-MALDI TOF/TOF 和

ESI-Q-TOF 的数据以达到最终鉴定目的。目前只有Bruker 公司能够实现自身的软硬件的完美结合，为用户今后扩展蛋白质组学质谱平台奠定了基础，从而更有效地帮助研究人员解决蛋白质鉴定工作中遇到的问题。

10 sec/Fraction Split

在线 LC-ESI-Q-TOF 离线 LC-MALDI

Proteineer fc

自动收集点样器 2.5μl/min Proteineer fc 自动收集点样器 纳升液相 Autoflex Speed MALDI

3、解决方案三：Clinprot液体芯片飞行时间质谱系统

基于飞行时间质谱的Clinprot是一个完整的临床蛋白组学解决方案，包含了样品处理（液体芯片试剂盒）、质谱检测（MALDI TOF）和数据分析（ClinProtTools）。整个临床蛋白组学流程见图1。

图

1、Clinprot系统流程简介

3.1质谱分析

质谱分析采用的质谱仪是布鲁克公司flex系列的MALDI TOF/TOF飞行时间质谱仪，布鲁克公司是目前世界上唯一一家专门生产高性能生物质谱的公司。其中MALDI TOF(/TOF) 质谱仪1997年进入中国市场，目前已有近七十个大学、研究所和医院购买了该类型的质谱仪。该仪器在德国生产制作，仪器品质值得信赖。

3.2分析软件

除了操作仪器和处理质谱图的软件以外，布鲁克为液体芯片解决方案开发了自己的处理软件ClinProTools。ClinProTools软件是一个具备生物标志物检测和评价的所有主要功能的生物信息学软件，可以进行数据的预处理，能够从大规模样品组中获得强大的直观可视化数据，可以进行峰统计和模式识别，可进行聚类分析和独立试验数据敏感性、特异性的交叉验证，同时也可以满足未知样品的分类需要。

该软件具有以下特点：

a. 软件可在windows系统下安装、运行，易学、易用、直观。

b. 软件具有疾病生物标志物的发现和鉴定，疾病诊断模型建立，疾病预测等功能。

c. 软件可同时分析八组数据，可包括正常人和7种不同的疾病类型，含有模型显示、模拟凝胶、簇群分析等几个窗口。

d. 软件含有三种高级生物信息统计算法：Support vector machine、QuickClassfier 和Genetic Algorithm，用于正常和疾病模型的建立和预测。

e. 可显示单个和平均的质谱图，分析更加灵活方便。

f. 可设置的数据分析参数多，包括：基线扣除、峰定义和校准、平均化等。

g. 生物标志物可重点突出的标明，可让用户直观的了解每一个谱图，确认最终的结果。

h. 可存储每次分析的完整数据，无数据丢失之忧。

3.3液体芯片质谱仪的用途

1) 疾病相关差异蛋白/多肽的发现，用于临床疾病的早期诊断和个体化治疗等。

2) 蛋白/多肽的鉴定，用于疾病生物标志物的发现，在临床上可应用于疾病的早

期诊断和预警和个体化治疗等。

3) 健康人血清多肽谱、疾病特异谱图等的构建，用于临床疾病，如肿瘤等的早

期诊断、预警、个体化治疗、手术、放化疗等的预后等。

4) 疾病诊断模型的建立，可应用于疾病的早期和快速诊断。

5) 糖类、核酸与反义核酸等生物大分子相互作用，可应用于药物的筛选和评价。

6) 糖蛋白研究，可应用于肿瘤标志物的发现等方面。

4、解决方案四：组织分子成像(MALDI IMAGING)

4.1基本工作流程

1) 导电玻璃片固定组织冷冻切片；

2) 组织切片表面喷以基质；

3) MALDI TOF质谱仪测定；

4) flexImaging- 分子成像软件

MALDI组织分子成像技术是今年来新兴技术，用于快速直观的发现组织中的生物标志物，目前处于临床医学研究阶段。具有可观的临床诊断前景，为医学临床诊断学的研究提供了一个具有前瞻性的医学平台。在临床病理诊断中克服了人为因素，医生有可能用真实的数据来评判病情。同时也是病理组织染色领域的一个全新的里程碑。布鲁克公司从硬件和软件两方面为这一划时代的新技术提供了完整的解决方案。而ABI公司的部分硬件和软件采用的是第三方产品，从而可以充分说明一个质谱公司对质谱在临床研究领域的应用的重视和投入程度。

4.2 布鲁克公司性能可靠、独一无二的硬件组合

导电玻片 样品靶

自动基质喷雾仪

4.4功能多样化、信息量大、可视性好的控制软件和生物信息软件组合 flexImaging Software 专门用于MALDI IMAGING 分子成像的分析软件，包括图谱的生成及相关数据的分析；ClinProtTools 可用于发现组织中的生物标志物，其具有统计学意义的主成份分析可使您的研究更具有代表性。

Smartbeam?激光 ClinProtTools

TM

flexImaging

TM

4.5主要应用:

差异蛋白发现和确证

蛋白表达谱

用于药物代谢的研究

免疫组化的替代

5、解决方案五：微生物快速鉴定与分类

5.1工作流程

5.2 MALDI Biotyper的工作原理

每种微生物都有自身独特的蛋白质组成，因而拥有独特的蛋白质指纹图谱。MALDI Biotyper高通量微生物鉴定系统通过MALDI－TOF质谱仪测得待测微生物的蛋白质指纹谱图，通过Biotyper软件对这些指纹谱图进行处理并和布鲁克独家开发的微生物数据库中的三千多种微生物特征指纹谱进行比对，从而在几分钟之内完成对微生物的鉴定。

5.3 MALDI Biotyper的特点

(1) 操作简单、快速、通量高

单个微生物菌落或其它生物材料经简单的样品前处理(仅需几分钟)后，使用MALDI －TOF质谱仪进行测定。所获得的质谱图可直接送到Biotyper数据库进行检索。简单而独特的工作流程不需要进行革兰氏染色、氧化酶试验或选择PCR引物。(2) 灵敏度高

使用经久耐用且性能可靠的布鲁克·道尔顿的MALDI－TOF系列仪器，可以实现高重复性的快速检测。由于仪器的高灵敏度，可以检测到低至100ng的细胞，甚至25ng的样品就能满足需求。

(3) 准确度好

MALDI－TOF获得的蛋白指纹图谱用作模式匹配，匹配分值用作鉴定结果的分级和归类。Biotyper软件对所得的图谱进行分析统一化，其复杂而精巧的校正和统计运算保证了鉴定的精确性。

(4) 商品化数据库

包括三千多种菌种；布鲁克公司独家拥有。

总而言之，布鲁克公司的ultraflex III具有提供完整的临床医学蛋白质组学研究的解决方案。

蛋白质组学研究方法选择及比较

蛋白质组学研究方法选择及比较 目前研究蛋白组学的主要方法有蛋白质芯片及质谱法，本文将从多方面对两种研究方法进行了解与比较； 蛋白质芯片（Protein Array） 将大量不同的蛋白质有序地排列、固定于固相载体表面，形成微阵列。利用蛋白质分子间特异性结合的原理，实现对生物蛋白质分子精准、快速、高通量的检测。 主要类型： ●夹心法芯片(Sandwich-based Array) ●标记法芯片(Label-based Array) ●定量芯片(Quantitative Array) ●半定量芯片(Semi-Quantitative Array) 质谱（Mass Spectrometry） 用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测，测出离子准确质量并确定离子的化合物组成，即通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。 主要类型：

●二维电泳+质谱(2D/Mass Spectrometry, MS) ●表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(Surface-enhanced laser desorption/ionization- time of flight, SELDI) ●同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ) Protein Array or Mass Spectrometry？ 如何选择合适的研究方法？以下将从六个方面进行比较与推荐： 1.筛查蛋白组学表达差异 建议选择：RayBiotech（1000个因子的芯片）+质谱 a)不同的方法学有不同的特点：对于质谱，可以筛查到未知的蛋白，但是对于分子量大、 低丰度的蛋白质，质谱的灵敏度和准确性有一定的限制。 b)不同的方法能筛查到的目标不同：根据Proteome Analysis of Human Aqueous Humor 一文中报道，质谱筛查到的差异蛋白集中在小分子与代谢物。而用RayBiotech芯片筛查到的结果，多是集中在细胞因子、趋化、血管、生长等等。 c)质谱筛查到355个蛋白，而RayBiotech抗体芯片也筛查到328个蛋白，且用定量芯片 验证25个蛋白有差异，这些蛋白是质谱找不到的。目前RayBiotech夹心法抗体芯片已经可以检测到1000个蛋白，采用双抗夹心法，尤其是对于低丰度蛋白，有很好的灵敏度和特异性，很多的低丰度蛋白是抗体芯片可以检测出来，而质谱检测不到的，且样品不经过变性和前处理，保持天然状态的样品直接检测，对于蛋白的检测准确度高。 d)质谱的重复性一直是质谱工作者纠结的问题，不同操作者的结果，不同样品处理条件， 峰值的偏移等影响因素都会产生大的影响；RayBiotech的夹心法芯片重复性高。

支气管哮喘蛋白质组学研究的现状和前景

!综述! !!作者单位" !"##!$南京医科大学第一附属医院呼吸科支气管哮喘蛋白质组学研究的现状和前景 刘!华!殷凯生 !!! 摘!要"!蛋白质组学是后基因组时代一项重要的生命科学的研究手段’近年在支气管哮喘的发生)发展方面的研究方兴未艾(它主要依托质谱和二维电泳技术比较正常和病理状态下组织或细胞的差异蛋白质的表达’结合生物信息学的方法’从而研究疾病的发病机制及为临床提供诊断和治疗靶点(在哮喘的研究中目前主要是比较蛋白质组学的研究’发现新的靶标为临床服务同时探讨其发病机制( !关键词"!支气管哮喘- 质谱-二维电泳!!人类基因组测序的完成’ 基因组)后基因组及蛋白质组学的研究已引起人们的极大关注’尤其是高通量分析蛋白质组的变化是生命科学的一项里程碑式的发展/"0 (在肿瘤的研究中’包括肺癌的研究蛋白质组学已经取得了令人瞩目的成绩’而令人遗憾的是发病率和患病率都居高不下的支气管哮喘蛋白质组学的原创 性研究很少/ !0 (尽管蛋白质组学在哮喘的研究中有它的局限性和方法学上的困难’但相信对生命科学研究有如此重要地位的蛋白质组学一定会给哮喘的研究带来一线曙光( !!蛋白质组学研究的基本方法 !&!!二维凝胶电泳和质谱!现在进行蛋白质分离仍然采用三十多年前应用并发展起来的二维聚丙烯酰胺 凝胶电泳法/30’第一维是等电聚焦%7:B ?>?@;A 7@\B @C :78G &’也就是根据蛋白质的等电点设定一个O M 值梯度来分离蛋白质(第二维就是通过0J 0E .)&,胶根据它们的相对分子质量来分离//’20’ 最后进行质谱鉴定/% 0(然而需要说明的是蛋白质分离过程受到很多外来因素的干扰’以至于最后发现的靶点蛋白质不能很好分析(首先’高丰度蛋白质比如血清蛋白可能掩盖低丰度蛋白质’以至于含量和浓度较少的差异蛋白质难以 被发现-同时蛋白质提取过程中的降解和修饰化作用都可能直接影响实验结果/4’*0 ’这个问题最近可能被一些新技术的发展所改进’包括修饰蛋白质的浓缩)强化/$’"# 0’柱色谱对体液的预分离’以及选择性剔除高丰度蛋白质等/""’"! 0(液相色谱,基质辅助激光解析离子化,质谱,质谱%F 5,P)F J ’,P 0,P 0& 和液相色谱,电喷雾离子化,质谱,质谱%F 5,,0’,P 0,P 0 &是目前蛋白质组学分离蛋白质技术的新进展(其次’在蛋白质分离过程中要注意相对分子质量的大小和物质的酸碱度’一般要求相对分子质量在"####*!#####’O M 值在/*" #实验结果较好/"0 (再次’重复性的问题也是蛋白质组学所面临的一个重要的挑战’目前已基本解决并可以获得高分辨率和高通量的靶蛋白/"3E "2 0(总之’以二维凝胶电泳为基础的蛋白质分离技术已经显示了其对新的生物学标记和治疗靶点发现的良好应用前景’对于研究不同疾病在生理状态和病理状态下的差异蛋 白质的表达具有神奇的功效/ "%’"4 0(在二十世纪九十年代’P 0仪器及技术的改进使蛋白质化学发生了革命性的变化’并整个变更了蛋白质分析技术(在八十年代’,0’和P)F J ’技术上的突破促进了这些改变的发生(这两种技术的出现解决了 从大的)非挥发性物质如蛋白质和多肽中产生离子且没有明显的分析物碎片的难题’从而使P 0技术在蛋白质组学的研究中占据了一个非常重要的地位(,0’和一些高性能的分离技术如毛细管电泳%5,&和高效液相色谱%M .F 5&联在一起应用时’对蛋白质和多肽结构的检测灵敏度和速度有令人惊奇的提高(分离技术的进步’特别是微分离技术和高性能的质谱仪的联用’还有微型喷雾器和,0’离子源的发明使得对多肽进行完全分析或序列测定所需的样品量减少’由二十世纪八十年代中期的几个O 减至九十年代中期所需的几个\甚至更少(更高效率和灵敏度的质谱技术的发展是正在萌芽的蛋白质组学的一个极其重要的因素’在今天它仍在不断地得到更新(P 0分析方法应用于在生物机体中鉴别蛋白质)计算机途径搜索序列数据)蛋白质表达水平的确定及磷酸化蛋白质或肽的检测等方面(目前最有前途和最流行的P 0技术主要 !/%!中华哮喘杂志%电子版&!! ##4年!第"卷!第!期!试刊!56789):;6<=%,>?@;A B 87@-?A :7B 8&’9C 8?!##4’-B >D "D (B D !

浅析功能基因组学和蛋白质组学的概念及应用

【摘要】基因组相对较稳定，而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征；蛋白质组是动态的，随内外界刺激而变化。对蛋白质组的研究可以使我们更容易接近对生命过程的认识。蛋白质组学是在细胞的整体蛋白质水平上进行研究、从蛋白质整体活动的角度来认识生命活动规律的一门新学科，简要介绍功能基因组学和蛋白质组学的科学背景、概念及其应用。 【关键词】基因组；功能基因组学；蛋白质组学； 一、基因组及基因组学的概念 基因组(genome)一词系由德国汉堡大学H．威克勒教授于1920年首创，用以表示真核生物从其亲代所继承的单套染色体，或称染色体组。更准确地说，基因组是指生物的整套染色体所含有的全部DNA序列。由于在真核细胞的线粒体和植物的叶绿体中也发现存在遗传物质，因此又将线粒体或叶绿体所携带的遗传物质称为线粒体基因组或叶绿体基因组。原核生物基因组则包括细胞内的染色体和质粒DNA。此外非独立生命形态的病毒颗粒也携带遗传物质，称为病毒基因组。所有生命都具有指令其生长与发育，维持其结构与功能所必需的遗传信息，本书中将生物所具有的携带遗传信息的遗传物质总和称为基因组。[1] 基因组学(genomic)一词系由T．罗德里克(T．Roderick)于1986年首创，用于概括涉及基因组作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学学科分支，并已用来命名一个学术刊物Genomics。基因组学是伴随人类基因组计划的实施而形成的一个全新的生命科学领域。[1] 基因组学与传统遗传学其他学科的差别在于，基因组学是在全基因组范围研究基因的结构、组成、功能及其进化，因而涉及大范围高通量收集和分析有关基因组DNA的序列组成，染色体分子水平的结构特征，全基因组的基因数目、功能和分类，基因组水平的基因表达与调控以及不同物种之间基因组的进化关系。基因组学的研究方法、技术和路线有许多不同于传统遗传学的特点，各相关领域的研究仍处于迅速发展和不断完善的过程中。 基因组学的主要工具和方法包括：生物信息学，遗传分析，基因表达测量和基因功能鉴定。 二、功能基因组学的概念及应用

蛋白质组学及其在疾病研究中的应用

综述摘要 创新中药及其在我国的发展 邓文龙(四川省中药研究所,成都610041)本文就创新中药的定义、标准及创新中药在我国的发展进行了讨论。作者认为一流的临床疗效或独特的作用机理是创新中药的首要条件,按药物有效成分的有效剂量进行质量控制是创新中药的基础。 蛋白质组学及其在疾病研究中的应用 段春燕综述,何涛审校 (泸州医学院生物化学教研室,四川泸州646000) 目前人类基因组计划已进入后基因组时代,1994年Mac Wilkins与Keith Williams首先提出了蛋白质组学(prot eomics)的概念。依赖于二向电泳、质谱技术及生物信息学等多种手段的蛋白质组学分析在肿瘤、心血管系统、内分泌系统、神经系统及感染性疾病等的研究中得到了充分的应用,从整体的蛋白质水平上,在一个更深入、更贴切生命本质的层次上来探讨和发现生命活动的规律和重要生理、病理现象的本质。 蜂毒的现代药理研究及临床应用概况 夏隆江 (成都中医药大学药理教研室2004级博士生,成都610075)蜂毒是蜜蜂科昆虫中华蜜蜂Apis cerana F abricus等之工蜂尾部蛰刺毒腺和副腺分泌出的具有芳香气味的淡黄色透明毒液,是具有多种药理学和生物学活性的复杂混合物,主要由多种肽和酶类活性物质组成。它具有较广泛的药理作用:1、对心血管的作用:蜂毒有明显的降血压作用,其作用类似于组胺,是通过扩血管实现的;同时,蜂毒对心肌具有正性频率和负性肌力作用。2、对神经系统的作用:蜂毒有明显的镇痛作用和调节神经系统紧张度的作用。3、对血液的作用:蜂毒具有溶血、抗凝血和降低血栓素的作用。4、对呼吸系统的作用:蜂毒可使呼吸加快,大量的蜂毒可导致呼吸肌麻痹。5、对消化系统的作用:蜂毒有抗肝纤维化和吸收肝纤维化作用。6、对内分泌系统的作用:蜂毒对垂体、肾上腺皮质系统有明显的兴奋作用。7、对免疫系统的作用:蜂毒具有免疫抑制作用。8、抗炎镇痛作用:蜂毒肽对前列腺素合成酶的抑制作用是吲哚美辛的70倍,具有极强的抗炎镇痛效果。另外,蜂毒还具有抗肿瘤、抗辐射、抗菌等作用。在临床运用方面,临床上蜂毒被广泛地用于治疗风湿性、类风湿性疾病、多发性硬化病、艾滋病、高血压、哮喘、白塞病、寻常型银屑病等,具有较大的研究前景和临床运用价值。 瘦素的研究现状 龙中奇(四川省达州中医学校,达州635000)本文对瘦素的生物学性质及生理生化功能作一综述。 帕金森病的研究进展 唐宗琼(四川省达州中医学校,达州635000)多种因素导致帕金森病(PD)发病,归纳起来有以下几种学说:1遗传因素学说;环境因素学说;氧化应激学说;免疫学说;细胞凋亡学说;o对PD治疗的探索:细胞替代疗法(CRT)治疗PD是目前研究PD的热点,CRT治疗PD的目的是重建纹状体受损的多巴胺(D A)能神经支配,重建脑功能。根据供体的不同,PD的CRT治疗可分为:自体肾上腺髓质移植、同种异体胎脑移植、异种胎脑移植和干细胞移植。其中,自体肾上腺髓质移植经临床研究证实嗜铬细胞植入脑内后存活率极低,无肯定的治疗作用而已被淘汰。 胃肠肽类激素对摄食活动的调节 孙玉锦(雅安职业技术学院,雅安625000)摄食是复杂的行为,是一种精神活动,它包括觅食、食物的摄取、消化、吸收和利用,摄食是人类以及所有动物维持生命活动的最基本最重要的功能之一,摄入的食物经过消化和吸收过程为机体提供必须的能量和营养物质。虽然摄食作用作为一种本能生来即有,但实际上摄食活动是受体内复杂的神经和体液因素调节的,涉及到神经中枢、传入传出神经以及许多神经递质和激素。本文仅讨论胃肠肽类激素对摄食活动的调节。 将饱食大鼠的血液注入饿鼠血管内,可抑制饿鼠的摄食活动,这个事实提示血液中含有控制摄食的信息。这种信息是什么?推想饥饿使人或动物在短时间内大量进食,在食物未完全消化吸收之前,就因产生饱感而停止继续进食,究其原因很可能是食物与胃肠粘膜接触后,引起胃肠肽类激素释放,胃肠肽类激素通过血液循环,作用于下丘脑,兴奋饱中枢)下丘脑腹内侧核(VMH),抑制摄食中枢)下丘脑的外侧区(LHA),从而停止摄食。影响摄食活动的胃肠肽类激素较多,但其中只有少数胃肠肽类激素对摄食调节有生理意义,大多数胃肠肽类激素需要给予药理剂量才对摄食活动发生影响。本文介绍了体内多种胃肠肽类激素:胆囊收缩素、阿片肽、铃蟾肽、胰高糖素、胰岛素、酪神经肽、胃动素、甘丙素、生长抑素、雨蛙肽等对摄食有促进或抑制作用,目前对它们作用的许多环节还不完全清楚,但随着研究的不断深入,其与摄食有关的许多问题将会逐渐得到阐明。 实验研究摘要 松龄血脉康胶囊对自发性高血压 大鼠的降压作用及机制初探(摘要) 万莉红,熊文碧,朱玲,刘蓉,谢芬,刘嘉琴,周黎明*,李崇前1,张顺华1 (四川大学华西基础与法医学院药理教研室,四川成都610041;1成都康弘集团#博士后工作站,四川成都610036)目的:探讨中药松龄血脉康胶囊胶囊对自发性高血压大鼠是否具有降压作用,并初步探讨起作用的机制。方法:雄性自发性高血压大鼠(SHR)60只,随机分为高血压模型组、卡托普利组、Vc 组、松龄血脉康胶囊组四组,并设立正常血压大鼠(WKY)15只作为对照组,用BP26动物无创血压测试仪试验前测定各组动物的基础血压。(1)各组分别给予生理盐水、卡托普利12.5mg#kg-1、Vc50mg#kg-1、松龄血脉康胶囊胶囊750mg#kg-1灌胃,每日一 133 四川生理科学杂志2005;27(3)

蛋白质组学蛋白质组学相关技术及发展文献综述

蛋白质组学蛋白质组学相关技术及发展文献综述 蛋白质组学相关技术及发展文献综述张粒植物学211070161概念及相关内容1994年澳大利亚Macquaie大学的Wilkins和Williams等在意大利的一次科学会议上首次提出了蛋白质组proteome这个概念该英文词汇由蛋白质的“prote”和基因组的“ome”拼接而成并且最初定义为“一个基因组所表达的蛋白质”1。然而这个定义并没有考虑到蛋白质组是动态的而且产生蛋白的细胞、组织或生物体容易受它们所处环境的影响。目前认为蛋白质组是一个已知的细胞在某一特定时刻的包括所有亚型和修饰的全部蛋白质2。蛋白质组学就是从整体角度分析细胞内动态变化的蛋白质组成、表达水平与修饰状态了解蛋白质之间的相互作用与联系提示蛋白质的功能与细胞的活动规律。2蛋白质组学的分类蛋白质组学从其研究目标方面可分为表达蛋白质组学和结构蛋白质组学。前者主要研究细胞或组织在不同条件或状态下蛋白质的表达和功能这将有助于识别各种特异蛋白3目前蛋白质组学的研究在这方面开展的最为广泛其运用技术主要是双相凝胶电泳Two-dimensional gel electrophoresis2DE技术以及图像分析系统当对感兴趣的蛋白质进行分析时可能用到质谱。由于蛋白质发生修饰后其电泳特性将发生改变这些技术可以直接测定蛋白质的含量并有助于发现蛋白质翻译后的修饰如糖基化和磷酸化等4。结构蛋白质组学的目标是识别蛋白质的结构并研究蛋白质间的相互作用。近年来酵母双杂交系统是研究蛋白质相互作用时常用的方法同时研究者也将此方法不断改进5。有研究者最近发现在研究蛋白质相互作用时通过纯化蛋白复合物并用质谱进行识别是很有价值的4。3蛋白质组学相关技术目前蛋白质组学研究在表达蛋白质组学方面的研究最为广泛其分析通常有三个步骤第一步运用蛋白质分离技术分离样品中的蛋白质第二步应用质谱技术或N末端测序鉴定分离到的蛋白质第三步应用生物信息学技术存储、处理、比较获得的数据。3.1蛋白质分离技术这类技术主要是电泳其中应用最多的是双向电泳技术其他还有SDS-PAGE、毛细吸管电泳等。除了电泳外还有液相色谱通常使用高效液相色谱HPLC和二维液相色谱2D-LC。另外还有用于蛋白纯化、除杂的层析技术、超离技术等。 3.1.1双相凝胶电泳双相凝胶电泳two-dimensional gel elec—trophoresis2DE这是最经典、最成熟的蛋白质组分离技术产生于20世纪70年代中叶但主要的技术进步如实验的重复性、可操作性蛋白质的溶解性、特异性等是在近lO年取得的。它根据蛋白质不同的特点分两相分离蛋白质。第一相是等电聚焦IEF电泳根据蛋白质等电点的不同进行分离。蛋白质是两性分子根据其周围环境pH可以带正电荷、负电荷或静电荷为零。等电点pI是蛋白质所带静电荷为零时的pH周围pH小于其pI时蛋白质带正电荷大于其pI时蛋白质带负电荷。IEF时蛋白质处于一个pH梯度中在电场的作用下蛋白质将移向其静电荷为零的点静电荷为正的蛋白将移向负极静电荷为负的将移向正极直到到达其等电点如果蛋白质在其等电点附近扩散那么它将带上电荷重新移回等电点。这就是IEF的聚焦效应它可以在等电点附近浓集蛋白从而分离电荷差别极微的蛋白。pH梯度的形成最初是在一个细的包含两性电解质的聚丙烯酰胺凝胶管中进行。在电流的作用下两性电解质可形成一个pH梯度。但由于两性电解质形成的pH梯度不稳定、易漂移、重复性差80年代以后研究人员研制了固定pH梯度的胶条IPG。此种胶条的形成需要一些能与丙烯酰胺单体结合的分子每个含有一种酸性或碱性缓冲基团。制作时将一种含有不同酸性基团的此分子溶液和一种含有不同碱性基团的此分子溶液混合两种溶液中均含有丙烯酰胺单体和催化剂不同分子的浓度决定pH的范围。聚合时丙烯酰胺成分与双丙烯酰胺聚合形成聚丙烯酰胺凝胶。第二相是SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳SDS-PAGE根据蛋白质的分子量不同进行分离。此相是在包含SDS的聚丙烯酰胺凝胶中进行。SDS是一种阴离子去污剂它能缠绕在多肽骨架上使蛋白质带负电所带电荷与蛋白质的分子量成正比在SDS聚丙烯酰胺凝胶中蛋白质分子量的对数与它在胶中移动的距离基本成线性关系。SDS-PAGE装置有水平和垂直两种形式垂直装置可同时跑多块胶如Amersham pharmacia Biotech的Ettan DALT II系统可同时跑12块胶提高了操作的平行性。经过2DE

蛋白质组学研究的完整解决方案

蛋白质组学研究的完整解决方案 人体内真正发挥作用的是蛋白质，蛋白质扮演着构筑生命大厦的“砖块”角色，随着破译生命密码的人类基因组计划进入尾声，一个以蛋白质和药物基因学为研究重点的后基因组时代已经拉开序幕，蛋白质将是今后的重点研究方向之一。然而，蛋白质的分离和鉴定非常费时，目前测定蛋白质的技术远远落后于破译基因组的工具，最好的实验室每天只能分离和识别出100种蛋白质。据估计，人体内可能有几十万种蛋白质，这大概需要10年时间进行识别。 为了加快蛋白质组学研究进程，以专业生产蛋白质组学研究设备而著称的美国Genomic Solution Inc.公司开发了完整的蛋白质组学解决方案，由一系列机械手臂与软件，并结合了二维电泳实验设备与质谱仪，可以进行高效、自动化且具重复性的试验分析。在Genomic solution值得信赖的技术平台上，你的研究工作将更富成效，重复性更好。在这一整套Investigator平台上，各仪器之间配合无隙，由于它的整合性及标准性，使得研究进程大大加快，原来需要9—12个月才能获得数据结果发表的时间减少到9—12周。这套完整的系统具备蛋白质组研究所需的众多功能：2-D电泳、图像获取、2-D胶分析、蛋白样品切割、蛋白消化、MALDI样品准备、消化及点样、数据分析整合，再加上制备好的胶、试剂及附件，使研究工作可以立即展开。此套设备为进行蛋白质组学研究的利器,大大加速了蛋白质分离和鉴定的速度。该系统主要由以下几部分组成： 一、2-D电泳系统（Investigator? 2-D Electophoresis System） 该系统主要进行2D PAGE第一向等电聚焦凝胶电泳和第二向SDS-PAGE电泳，设备包括2-D电泳系统所需的各种设备，如pHaser?（IPG胶条电泳）、管状制胶设备、二维电泳装置、电源设备、半导体冷却器及各种相关的蛋白纯化试剂盒。 产品特征： * 提供2D PAGE电泳所需的各种设备，使电泳更加简便，大大节约研究时间 * 高分辨率：有效的第一向等电聚焦凝胶电泳和23cm X 23cm第二向SDS-PAGE大面积板胶提供清晰的电泳图像，有效提高单体、磷酸化和糖基化蛋白的分离 * 大容量：可同时容纳15块1mm一维管状胶，或8块2-3mm管状胶；10块IPG胶条和10块二维电泳板胶 * 灵活性：该系统用于管状胶、IPG 胶条、预制胶、自制胶和SDS PAGE胶使用 * 恒温：高效的半导体制冷装置保证电泳体系温度恒定，温度变化< 0.5℃ * 专门为高分辨率2D PAGE而设计的电源系统 * 提供超纯的相关化学试剂和药品

蛋白质组学及其应用研究

现代商贸工业 ２０１９年第１６期 ７９ 一间不了解,往往会错过报名时间而与心仪的证书擦肩 而过.２．４一学生缺乏清晰的职业规划 据调查,大多数的学生对自己的所学专业并不是很了解.并认为自己在大学期间对本专业的学习比较浅显,缺乏实践.对自身未来就业感到十分迷茫,对自己专业的就业前景知之甚少.这种没有结合自身实际的职业规划,就会对学生考取证书的选择有较大的影响.２．５一学生的考证成本较大 大学生目前的考证方式主要有两种:自学和报班.报班的话,费用和时间成本会较高.且社会上的考证机构参差不齐,学生较难判断.自学的话,难度较大.时间成本会更高.学生考取证书所付出的精力会更多.这可能会影响学校的正常学习.可能会出现本末倒置的情况.且社会上考取证书的参考资料品质不一.学生难以判断选择最适合的考证资料. ３一考证问题相应的对策 ３．１一学生角度对策 (１)理性考证,切忌盲目跟风,证书并不是越多越好,分析自己所在的专业,了解与自己专业相关的证书,合理的安排考证和学校课程的时间,千万不要忽略学校授予的专业知识.证书或许能为你找工作提供一定的帮助,但真正让你立足于社会的是自身的能力,保持理智,不可本末倒置. (２ )做好自己的职业生涯规划,让自己对未来有一个明确的目标,然后根据这个目标,去选择能帮助到自己的证书,同时观察市场行情和国家形势,选择恰当的目标和时机去考取证书. (３)在考取证书的时候,一定要去了解该证书的详细信息,如考证费用二难易程度等,考取好的二知名度高的证书往往代表着你要投入大量的时间二金钱和精力,结合自身的实际情况来选择证书,适合自己的才是最好的.在选择培训机构的适合,一定要选择权威的二正式的机构,切勿贪小便宜而因小失大.３．２一学校角度对策 (１ )应帮助同学们建立起正确的三观二就业观,如东南大学成贤学院就应设立相应的讲座和课堂,为同学们讲解关于以后踏入社会的相关知识,培养大家独立二理性解决问题的能力. (２ )在校内设立与考证相关的导师机构,为同学们考证排忧解难,给出建议,避免学生盲目跟风,为考证不顾学业.同时要适当的疏导同学,避免对学习和就业产生过多的压力. (３ )学校需要做好一个合理引导的角色,应当不断完善学生的就业指导与服务体系,帮助学生树立正确的就业观念与明确的职业规划,端正考证动机,摒弃不良的考证心态,妥善处理好在校学习与考证学习的关系,让学生明白只有扎实提高自身能力与素质才会使自己终生获益.３．３一社会角度对策 (１ )用人单位应该完善用人的标准和要求,不以证书的数量来衡量学生的能力,用人标准和要求应多注重大学生的综合素质和实践能力. (２ )国家对于各种证书的认证要严格,对于各种培训机构要进行认真清理,不合法的要坚决取缔,考证不能成为不良居心的人利用应试考试赚取钱财的手段.同时加强考场管理,坚决反对作弊等现象的发生,为考证提供一个可信的平台,树立证书的权威性. (３)政府要做好用人单位和学校之间的沟通与交流,建立合作平台,保证人尽其用.优秀的大学生是社会紧缺的人力资源,为了避免这一人力资源的浪费,搭建企业与学校直接对接的桥梁是必不可少的,可以在为企业寻找需求的人才的同时,给予大学生实践和学习的机会. 参考文献 [１ ]关化少．我国本科应用型创新人才培养之特点二价值与理论期待[J ]．北京教育,２０１５,(０５)．[２]舒程． 考证热 背景下大学生创业与就业能力培养分析[J ]． 赤峰学院学报,２０１７,(０２)． [３]费芳．大学生 考证热 亟需正确引导[J ]．湘声报,２０１５,(０１)． [４]李晓娜．大学生 考证热 现象的经济学分析[J ]． 经济研究导刊,２０１４,(２４)． 蛋白质组学及其应用研究 魏东阳 (宝鸡中学,陕西宝鸡７２１０００ )摘一要:蛋白质组学的概念最早是由澳大利亚学者W i l k i n s 和W i l l i a m s 于１９９４年提出, 细胞二组织或者机体的基因组所表达的全部蛋白就称为蛋白质组学.蛋白质组学是一个研究蛋白质组及大范围蛋白质的分离二分析二应用的学科.它不同于传统的利用生物化学的方法研究单个蛋白质或某一类蛋白,而是在大规模水平上研究体系内全部蛋白质及其动态变化规律.随着学科的发展,蛋白质组学的研究范围也在不断完善和补充,通过查阅大量文献,总结蛋白质组学技术,并研究蛋白组学在生物医学二转基因技术二生物制药技术等领域的. 关键词:蛋白质组;蛋白质组学;蛋白质组学应用 中图分类号:F ２４一一一一一文献标识码:A一一一一一一d o i :１０．１９３１１/j ．c n k i ．１６７２Ｇ３１９８．２０１９．１６．０３４一一蛋白质组(P r o t e o m e )是由蛋白质(P r o t e i n )和基因组(g e n o m i c )两个词的组合而来,是指生命体(包括细胞二组织等)的一个基因组所表达的所有蛋白质.其主 要研究内容就是能在大规模水平上研究蛋白质的表 达二翻译后的修饰以及蛋白质与蛋白质之间的相互作用,从而来了解蛋白质参与细胞二人体代谢及其他生命

高级生化-蛋白质综述

摘要：蛋白质组学是后基因组时代的新兴学科，是当今生命科学领域 新的增长点，本文就蛋白质组学中的分离和鉴定技术包括双向凝胶电泳、色谱和质谱等技术近几年的发展状况及最新研究进展进行综述。关键词：蛋白质组学；双向凝胶电泳；色谱；质谱；生物信息学 Abstract：Proteomics which is the new discipline in the time of the post-genomics develops rapidly in the life science．The present paper has documented the current situation and new development of the techniques of separation and identification in this area，including 2·dimensional gel- electro·phoresis，chromatography an d mass spectrometry． Key words：Proteomics；2-Dimensional gel electrophoresis；Chromatography；Mass spectrometry；Bioinformatics 1、概念及相关内容 随着人类基因组测序计划的完成,生命科学的重心开始转移到对基因的功能性产物即蛋白质的研究,并产生了一门新的学科———蛋白质组学(proteomics) 。“蛋白质组(proteome) ”一词是1995 年由澳大利亚科学家Marc Wilkins 和Keith Wil2liams[ 1 ] 最早提出的,是由蛋白质(protein) 和基因组(genome) 派生而来。被定义为“一个细胞或组织所表达的所有蛋白质产物或某一特定时期内所表达的 所有蛋白质产物”。蛋白质组研究与以往的蛋白质化学研究不同,它着重于全面性和整体性,研究的对象不是单一或少数的蛋白质,而是 从细胞整体水平上对蛋白质的结构和功能进行研究,包括蛋白质在细胞内的表达水平、位置、功能和调节以及翻译后的修饰、剪接等加工信息。蛋白质组研究使人们对生命系统与活动分子机制的认识由间接

比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术

进展评述 比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术 刘新1,2　应万涛1,2　钱小红1,23 (1军事医学科学院放射与辐射医学研究所　北京　100850;2北京蛋白质组研究中心　北京　102206) 摘　要　比较蛋白质组学是指在蛋白质组学水平上研究正常和病理情况下细胞或组织中蛋白质表达变化,以期发现具有重要功能的生物标识物,为疾病的早期诊断提供依据。近年来它正成为蛋白质组学研究的热点和发展趋势。比较蛋白质组学的研究方法和策略有多种,本文就最近几年来稳定同位素标记技术(体内代谢标记技术和体外化学标记技术)在比较蛋白质组学研究中的进展进行综述。 关键词　比较蛋白质组学　稳定同位素标记　体内代谢标记　体外化学标记 Application of Stable Isotope Labeling in Comparative Proteomics Liu X in1,2,Y ing Wantao1,2,Qian X iaohong1,23 (1Beijing Institute of Radiation Medicine,Beijing100850; 2Beijing Proteome Research Center,Beijing102206) Abstract　C omparative proteomics is the research of protein expression changing between normal and pathological cell or tissue on the proteome level.P otential biomarkers w ould be discovered from the research by comparative proteomics, which will be helpful to the diagnosis and therapy of diseases.In the recent years,it has been becoming the hot spot of the proteomics research and many strategies used in comparative proteomics have been developed.During those approaches,the strategies based on stable is otopic labeling coupled with mass spectrometry have been extensively used and lots of success ful applications have been reported.In contrast to the traditional radioactive is otope labeling method,stable is otope labeling technique was not radioactive and the operation is simple.Metabolic labeling in viv o and chemical labeling in vitro are tw o parts of stable is otope labeling technique,which both have various advantages and disadvantages.This paper reviewed the progress of stable is otope labeling technique in comparative proteomics. K ey w ords　C omparative proteomics,S table is otope labeling,Metabolic labeling in viv o,Chemical labeling in vitro 随着人类基因组精确图谱的公布,基因组功能的阐明已经成为生命科学研究中一项极重要的任务[1]。蛋白质是基因的最终产物同时也是基因功能的最终执行体,因而人类基因的表达及其功能有待于在蛋白水平上揭示。蛋白质组学的研究目的是分离和鉴定组织或细胞中的所有蛋白质。生物体在生长发育过程中,基因组是相对稳定的,而蛋白表达是高度动态变化的,并且具有严格调控的时间和空间特异性[2]。为了研究生物体在不同状态下表达的所有蛋白质的动态变化,比较蛋白质组学应运而生,即在蛋白组学水平上,研究在正常生理和病理状态,或受到不同的外部环境刺激下,或在突变等因素影响下,蛋白质表达的变化情况,以期发现生物体内关键的调控分子及与疾病相关的蛋白质标志物,最终为疾病的防诊治、新型疫苗的研发等提供理论依据。 为了研究蛋白质表达的动态变化,基因表达检测技术,如微阵列法[3]、DNA(脱氧核糖核酸)芯片法[4]等曾被广泛使用。这些方法虽然能够实现对mRNA(信使核糖核酸)进行定性和定量分析,但 刘新　男,27岁,博士生,现从事比较蛋白质组学研究。　3联系人,E2mail:qianxh1@https://www.sodocs.net/doc/0d4737265.html, 国家自然科学基金(20505019、20505018)、国家重点基础研究发展规划项目(2004C B518707)和北京市科技计划重大项目(H030230280190)资助项目 2006207220收稿,2006209221接受

蛋白质组学及其主要技术

蛋白质组学及其主要技术 朱红1 周海涛2 (综述) 何春涤1, (审校) (1.中国医科大学附属第一医院皮肤科,辽宁沈阳110001； 2.北京大学深圳医院核医学 科，广东深圳518036) 【摘要】蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新兴学科，近年来发展迅速，已成为后基因组时代的研究热点。目前，蛋白质组学研究技术主要包括：样品的制备和蛋白质的分离、蛋白质检测与图像分析、蛋白质鉴定及信息查询。本文就蛋白质组学概念及主要技术进行综述。 【关键词】蛋白质组，蛋白质组学 1蛋白质组学的概念 随着人类基因组测序计划的完成，人们对生命科学的研究重点由结构基因组转向功能基因组，1994年Wilkins和Williams首先提出蛋白质组一词[1]，蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。从基因到蛋白质存在转录水平、翻译水平及翻译后水平的调控，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度不完全符合[2]。蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等也无法从DNA／mRNA水平来判断。因此，只有将功能基因组学与蛋白质组学相结合，才能精确阐明生命的生理及病理机制。 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，对组织、细胞的整体蛋白进行检测，包括蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后加工和蛋白质的相互作用,在蛋白质水平上了解细胞各项功能、各种生理、生化过程及疾病的病理过程等[3,4]。蛋白质组学有两种研究策略。一种是高通量研究技术，把生物体内所有的蛋白质作为对象进行研究，并建立蛋白质数据库，从大规模、系统性的角度来看待蛋白质组学，更符合蛋白质组学的本质。但是，由于剪切变异和翻译后修饰，蛋白质数量极其庞大，且表达随空间和时间不断变化，所以分析生物体内所有的蛋白质是一个耗时费力，难以实现的理想目标。另一种策略是研究不同状态或不同时期细胞或组织蛋白质组成的变化，主要目标是研究有差异蛋白质及其功能，如正常组织与肿瘤组织间的差异蛋白质，寻找肿瘤等疾病标记物并为其诊断治疗提供依据。 2蛋白质组学的常用技术 2.1样品的制备和蛋白质的分离技术 2.1.1样品的制备样品制备包括细胞裂解与蛋白质溶解，以及去除核酸等非蛋白质成分。 激光捕获显微切割(Laser-captured microdissection, LCM)[5]技术可大量获得足够用于蛋白质组学研究的单一细胞成分，避免其他蛋白成分对电泳结果的干扰。尤其是肿瘤的蛋白质组学研究常用LCM技术来获取单一的肿瘤细胞。 2.1.2蛋白质的分离技术 ①双向凝胶电泳(Two-dimensional electrophoresis, 2-DE)：双向电泳方法于 l975年由O'Farrell[6]首先提出，根据蛋白质等电点和分子量的差异，连续进行成垂直方向的两次电泳将其分离。 第一向为等电聚焦(Isoelectric focusing,IEF)电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点不同进行蛋白质的分离。较早出现的IEF是载体两性电解质pH梯度，即在电场中通过两性缓冲离子建立pH梯度；20世纪80年代初建立起来的固相pH梯度(Immobilized pH gradients，IPG)IEF，是利用一系列具有弱酸或弱碱性质的丙烯酰胺衍生物形成pH梯度并参与丙烯酰胺的共价聚合，形成固定的、不随环境电场条件变化的pH梯度。IPG胶实验的重复

质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

第35卷 第1期2011年1月 南京林业大学学报(自然科学版) Journa l o fN anji n g Forestry Un i v ersity (Natural Sc ience Ed ition) V o.l 35,N o .1Jan .,2011 htt p ://www.n l dxb .com [do :i 10.3969/.j issn .1000-2006.2011.01.024] 收稿日期:2009-12-31 修回日期:2010-10-26 基金项目:国家自然科学基金项目(31000287);江苏省高校自然科学基础研究项目(10KJ B220002) 作者简介:甄艳(1976)),副教授,博士。*施季森(通信作者),教授。E-m ai:l js h @i n jfu .edu .cn 。 引文格式:甄艳,施季森.质谱技术在蛋白质组学研究中的应用[J].南京林业大学学报:自然科学版,2011,35(1):103-108. 质谱技术在蛋白质组学研究中的应用 甄 艳,施季森 * (南京林业大学,林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室,江苏 南京 210037) 摘要:随着蛋白质组学研究的迅速发展,质谱技术已成为应用于蛋白质组学研究中的强有力工具和核心技术。质谱技术的先进性在于为蛋白质组学研究提供的通量和分子信息。笔者重点概述了基于质谱路线的蛋白质组学研究,介绍了基于质谱的定量蛋白质组学﹑翻译后修饰蛋白质组学、定向蛋白质组学、功能蛋白质组学以及基于串联质谱技术的蛋白质组学数据解析的研究 进展。 关键词:质谱;蛋白质组学;定量蛋白质组学;翻译后修饰;定向蛋白质组学;功能蛋白质组学中图分类号:Q81 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2011)01-0103-06 Application of m ass spectro m etry i n proteo m ics studies Z HEN Yan ,SH I Jisen * (K ey Labo ra t o ry o f F orest G eneti cs and B i o techno l ogy M i n istry o f Educati on , N an ji ng Forestry U n i versity ,N an ji ng 210037,Chi na) Abstrac t :W ith the rap i d develop m ent o f pro teo m i cs ,m ass spec trom etry i s m aturi ng to be a po w erfu l too l and core tech -nology fo r proteo m ics st udies dur i ng the recen t years .The super i or ity o fm ass spectrom etry lies i n providi ng the through -pu t and the m olecu lar infor m ati on ,w hich no other techno logy can be m a tched i n proteom ics .In th i s rev ie w,w e m ade a g lance on the outli ne o fm ass spectrome try -based proteo m ics .A nd then w e addressed on t he advances o f data ana l y si s o f m ass spec trom etry -based proteom ics ,quantitati ve m ass spectro m etry -based pro teom i cs ,post -translati onal m odificati ons based m ass spectrom etry ,targeted proteo m ics and functiona l proteo m ics based -mass spectrome try .K ey word s :m ass spectrome try;proteo m ics ; quantitative pro teom i cs ; post -trans l ation m odifica ti on ; targ eted pro - teo m i cs ;f uncti ona l proteom ics 蛋白质组学(Pr o teo m ics)是从整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、活动规律及蛋白质与蛋白质的相互作用,是功能基因组学时代一门新的学科。 目前蛋白质组学的研究主要有两条路线:一是基于双向电泳的蛋白质组学;二是基于质谱的蛋白质组学,其中基于双向电泳的蛋白质组学研究路线最终也离不开质谱技术的应用。自20世纪80年代末,两种质谱软电离方式即电喷雾电离(electro spray ion izati o n,ESI )和基质辅助激光解析离子化(m a -tri x assisted laser desorpti o n i o nization ,MALD I)的发明和发展解决了极性大、热不稳定蛋白质和多肽分 析的离子化和分子质量大的测定问题[1] ,蛋白质组学研究中常用的质谱分析仪包括离子阱(ion trap ,I T),飞行时间(ti m e of fli g h,t TOF),串联飞行时间(TOF -TOF),四级杆/飞行时间(quadr upo le /TOF hybrids),离子阱/轨道阱(I T /orbitrap hybri d )和离子阱/傅里叶变换串联质谱分析仪(I T /Four i e r transfor m ioncyclotron resonance m ass spectro m eters hybr i d s ,I T /FT M S),这些质谱仪具有不同的灵敏度、分辨率、质量精确度和产生不同质量的M S /M S 谱[2] 。质谱作为蛋白质组学研究的一项强有力的工具日趋成熟,并作为样品制备及数据分析的信息学工具被广泛地应用。因此,有学者指出质谱技术 已在蛋白质组学研究中处于核心地位[3] 。目前在通量及所包含的分子信息内容上,基于质谱的蛋白质组学技术在细胞生物学研究中可以鉴定和量化