蛋白質(zhì)組學的應用及發(fā)展趨勢

1、蛋白質(zhì)組學應用與發(fā)展趨勢 小組組員：張維旭 馬國軍 楊億 主講人 ： 馬國軍第1頁 （一）、蛋白質(zhì)組學應用 1 在臨床疾病中應用 2 在微生物蛋白質(zhì)組學中應用 3 在植物研究中應用 4 在腎臟病學領域應用（二） 蛋白質(zhì)組學發(fā)展趨勢 1 在基礎研究方面 2 在應用研究方面 3 在技術發(fā)展方面第2頁 （一）、蛋白質(zhì)組學應用 第3頁 1、在臨床疾病中應用第4頁1.診療：如疾病篩查、疾病分期分型等。因為不一樣病理過程中蛋白質(zhì)種類和數(shù)量會有不一樣改變，有蛋白質(zhì)展現(xiàn)顯著上調(diào)，有則較正常生理過程出現(xiàn)缺失或顯著下調(diào)，把這些疾病特異和疾病相關蛋白質(zhì)作為生物標志物(biomarker)。對于特定蛋白質(zhì)在特定疾病中

2、作用深入研究，為最終找到疾病病因、發(fā)病機制提供了客觀依據(jù)，也是疾病臨床分期分型分子基礎。 2.指導治療：如病程分析、用藥、手術時機選擇等。 3.提供藥品開發(fā)臨床依據(jù)：如確定藥品靶點、新藥開發(fā)(一些藥品本身就是蛋白質(zhì))等。 4.預后判斷：如依據(jù)生物標志物在不一樣疾病中改變，從而判斷疾病性質(zhì)和嚴重程度等第5頁1.1 在腫瘤方面應用惡性腫瘤發(fā)生主要是因為相關基因發(fā)生突變，造成蛋白質(zhì)空間組成翻譯后被修飾發(fā)生改變，造成細胞周期失控，細胞凋亡機制紊亂，細胞轉(zhuǎn)移能力提升等方面異常。蛋白質(zhì)組學能夠分析、判定細胞同腫瘤細胞蛋白差異，對疾病診療、治療、預后評定提供有用信息。第6頁1.2 在胰腺癌上應用 胰腺癌是外

3、科治療效果最差腫瘤之一，其年生存率不到5，這與缺乏早期診療可靠方法相關。糖鏈抗原19-9（CA19-9）作為胰腺癌組織分泌黏蛋白抗原，敏感性較高，但特異性不高，在胰腺癌早期診療篩查中應用受到了限制。第7頁1.2 在胰腺癌上應用 現(xiàn)在可利用SELDI技術分析胰腺癌病人同正常人血清并判定出兩個最含有識別能力蛋白質(zhì)峰，診療敏感度為78，特異性為97，高于現(xiàn)有血清標準標識物CA19-9。而且二者聯(lián)用診療準確率更高。第8頁1.3 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面應用 伴隨我國人口老齡化到來，老年病尤其是老年性神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病率日趨升高，臨床上主要有阿爾茨海默癥（AD）帕金森癥等，臨床上還未找到特效治療方法也極難抓住良

4、好治療時機。第9頁1.3 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病方面應用 應用蛋白質(zhì)組學技術發(fā)覺AD腦脊液和/或血漿蛋白特異性改變，可為AD診療、治療藥品設計和篩選奠定基礎。經(jīng)過分析AD病人血漿蛋白后發(fā)覺，AD相關蛋白載脂蛋白E、tau-1和早老蛋白均可在病人血漿中檢測到，提醒位于細胞器tau-1和早老蛋白外流到血漿中，而且到達可檢測水平，對這些蛋白在血漿中異構(gòu)體分析將有利于腦部疾病診療，而不需要損傷腦組織。第10頁 2 在微生物蛋白質(zhì)組學中應用第11頁2.1 病毒微生物蛋白質(zhì)組學因為病毒微生物與感染性疾病親密相關，研究這些致病微生物蛋白質(zhì)組學對于了解其毒性因子、抗原以及疫苗制備非常主要。在已完成基因組測序47種致病

5、蘇白及其菌株中，有14種已進行過蛋白質(zhì)組研究，其中對大腸埃希菌、流感嗜血桿菌、結(jié)合分支桿菌等三種菌還進行過模式菌和臨床病菌差異蛋白質(zhì)組比較研究第12頁2.1.1 遺傳與變異方面研究 遺傳與變異方面研究主要是通蛋白質(zhì)研究結(jié)果與基因組預測（開放閱讀框）ORF相比較來校正基因組研究結(jié)果。蛋白質(zhì)組研究結(jié)果能夠?qū)蚪M研究結(jié)果起到補充和修正作用，而且經(jīng)過同一致病菌不一樣菌株蛋白質(zhì)研究，能夠?qū)Σ≈赀M行分類。第13頁2.1.2 病原菌致病機理及毒力因子研究 經(jīng)過在整體水平上比較病原菌和非致病菌蛋白質(zhì)譜，以及在各種環(huán)境下致病菌毒力和蛋白質(zhì)譜改變，能夠發(fā)覺致病株毒力調(diào)控機制和毒力因子。第14頁2.1.3 研究宿

6、主和微生物相互關系，尋找免疫靶點，開發(fā)新型疫苗 蛋白質(zhì)組研究方法與免疫雜交方法相結(jié)合研究已廣泛應用于宿主對病原菌體液和細胞免疫應答研究中，并形成了蛋白質(zhì)一個新分支免疫蛋白質(zhì)組。經(jīng)過細菌蛋白質(zhì)組與宿主多克隆血清雜交反應，能夠發(fā)覺新抗原決定因子群，以用于疫苗開發(fā)和診療分析。第15頁2.1.4 藥品抗性研究 經(jīng)過抗性菌株與敏感菌株差異蛋白質(zhì)組研究，能夠?qū)毦退帣C制進行研究，發(fā)覺抗藥性相關因子，為新藥研究提供線索。第16頁2.1.5 抗菌藥品開發(fā) 首先是經(jīng)過分析細菌反抗菌藥品有不一樣反應菌株蛋白質(zhì)組能夠?qū)ふ倚驴咕幤?，篩選靶點和模式。而利用一組作用位點類似抗菌藥品能夠篩選出與該類藥品對應標志物和作用

7、模式，確定標志物和作用模式又可用于篩選新候選藥品或用于確證一些新化合物真實作用機制和位點。第17頁2.2 模式微生物蛋白質(zhì)組學后基因組時代經(jīng)典模式生物含有適合用于各種遺傳學研究方法、傳代時間短、有雄厚研究基礎特點，能夠?qū)崿F(xiàn)對于生物學問題簡單化研究，因而模式微生物蛋白質(zhì)組研究也是微生物蛋白質(zhì)組研究一個主要方面。工作重點在于建立基礎數(shù)據(jù)庫、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學、蛋白質(zhì)表示與調(diào)控、蛋白質(zhì)復合物和蛋白質(zhì)相互作用研究等方面。研究最廣泛模式微生物是原核大腸桿菌和真核酵母菌（包含釀酒酵母和裂殖酵母).第18頁 3 在植物研究中應用第19頁3.1 植物生理蛋白質(zhì)組學植物生理蛋白質(zhì)組學對于更加好地了解非生物脅迫傷害機

8、制、植物對非生物環(huán)境適應機制、生物之間相互作用機制、植物激素調(diào)整作用等有主要意義。Renaut 等于 年對歐洲山楊低溫下適應反應蛋白質(zhì)研究表明, 低溫誘導一系列伴侶蛋白、應激蛋白、解毒酶和信號傳導相關蛋白質(zhì)含量增加或重新合成,而細胞壁和功效相關蛋白質(zhì)降低。第20頁3.1 植物生理蛋白質(zhì)組學 Christian L 等于 年為了研究NO 信號分子在植物中調(diào)整作用, 采取蛋白質(zhì)組學研究方法對由NO 處理后擬南芥【Arabidopsisthaliana (Linn.) Heynh】中發(fā)生硫基亞硝化蛋白質(zhì)進行研究發(fā)覺, NO 可能是經(jīng)過蛋白質(zhì)硫基亞硝化作用來調(diào)整細胞中應激反應、氧化還原反應、信號調(diào)整、

9、細胞骨架、代謝作用等相關信號路徑。第21頁3.2 植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學主要以蛋白質(zhì)組學標識為紐帶聯(lián)絡基因多樣性和表型多樣性, 有利于了解植物種內(nèi)和種間進化趨勢。David 等及Picard等于1997 年分別利用D分析了親緣關系很近硬粒小麥(Triticum aestivum Linn.)不一樣株系遺傳多樣性, 發(fā)覺品系間多態(tài)性很低, 而且7 個蛋白能夠用于基因型判定。第22頁3.2 植物遺傳多樣性蛋白質(zhì)組學 Barreneche 等比較了6個歐洲國家23 種櫟屬(Quercus Linnaeus)植物,分析了幼苗總蛋白質(zhì), 共得到530 種蛋白質(zhì), 其中101 個

10、含有多態(tài)性。 試驗結(jié)果顯示, 種內(nèi)和種間距離非?？拷? 而且證實無?；礠. petraea(Mattuschka) Lieblein和夏櫟(Q. robur Linn.) 2 個種遺傳分化水平很低。第23頁3.3 植物組織器官蛋白質(zhì)組學 主要研究植物根、莖、葉、種子、芽、種皮、愈傷組織等蛋白質(zhì)組, 有利于我們了解特定組織器官、主要生理過程相關蛋白質(zhì)功效和了解植物發(fā)育過程機制。Komat等以雙向凝膠電泳分離水稻綠葉和枯葉中蛋白質(zhì)組后, 從中篩選出85 種蛋白質(zhì)進行N 端Edman降解測序。對其中21 種蛋白質(zhì)N 端序列作了判定, 結(jié)果顯示綠色葉子中有促進光合作用蛋白質(zhì)。另外, 枯黃葉子中只發(fā)覺

11、了L-抗壞血酸鹽過氧化物酶, 顯示枯黃葉子中含油氣保護作用過氧化物酶。第24頁3.3 植物組織器官蛋白質(zhì)組學 Ricardo 等于 年對大麻(Cannabissativa Linnaeus)葉、花、槲果組織特異性蛋白研究表明, 大麻醇在這些組織中表示顯著不一樣, 主要在槲果中分布。Hajduch 等于 年對大豆(Glycine max Linn.) 種子飽滿期數(shù)百種蛋白質(zhì)進行了判定, 其中還有許多與種子飽滿相關裂解酶、半胱氨酸和蛋氨酸生物合成酶、脂肪氧化酶及未知蛋白質(zhì)積累等還在繼續(xù)研究中。第25頁3.4 植物亞細胞蛋白組學研究一個細胞器內(nèi)表示蛋白質(zhì)組。當前研究較多是葉綠體, 對線粒體和其它細胞

12、器蛋白質(zhì)組學研究也有報道。分析煙草、擬南芥、水稻亞細胞結(jié)構(gòu)質(zhì)膜、線粒體膜、高爾基體膜、液泡膜等蛋白質(zhì)組, 為在基因水平上研究植物功效提供了有利線索。許多參加光合作用基因也已經(jīng)用蛋白質(zhì)組學技術作了判定, 如Lieselbach 等于 年分析擬南芥葉綠體類囊體腔內(nèi)蛋白質(zhì)組時, 判定到一個新型質(zhì)體藍素。另外, 對擬南芥胞質(zhì)核糖體、植物次生壁生長、花粉授粉種間隔離和線粒體內(nèi)分子判定研究中, 也開始使用蛋白質(zhì)組學技術。第26頁 4 在腎、臟病研究中應用第27頁4 在腎臟病學領域應用疾病蛋白質(zhì)組學：疾病蛋白質(zhì)組學研究是利用蛋白質(zhì)組學技術，經(jīng)過比較正常和病理狀態(tài)下細胞或組織中蛋白質(zhì)在表示數(shù)量、表示位置和修飾

13、狀態(tài)上差異，能夠發(fā)覺與病理改變相關或疾病特異性蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)，不但可為探索疾病發(fā)病機制提供線索，還可作為疾病診療分子標識，以及作為藥品開發(fā)作用靶點。第28頁4 在腎臟病學領域應用4.1 應用于腎臟疾病發(fā)病機制研究 蛋白尿發(fā)生機制研究 糖尿病腎病病理機制研究 腎毒性損傷機制研究 組成尿毒癥毒素蛋白質(zhì)4.2 應用于腎臟疾病診療4.3 應用于腎臟疾病治療及藥理研究第29頁 （二） 蛋白質(zhì)組學發(fā)展趨勢第30頁1 在基礎研究方面 近兩年來蛋白質(zhì)組研究技術已被應用到各種生命科學領域，如細胞生物學、神經(jīng)生物學等。在研究對象上，覆蓋了原核微生物、真核微生物、植物和動物等范圍，包括到各種主要生物學現(xiàn)象，如信號轉(zhuǎn)導、細胞分化、蛋白質(zhì)折疊等等。在未來發(fā)展中，蛋白質(zhì)組學研究領域?qū)⒂訌V泛。第31頁2 在應用研究方面 蛋白質(zhì)組學將成為尋找疾病分子標識和藥品靶標最有效方法之一。在對癌癥、早老性癡呆等人類重大疾病臨床診療和治療方面蛋白質(zhì)組技術也有十分誘人前景，當前國際上許多大型藥品企業(yè)正投入大量人力和物力進行蛋白質(zhì)組學方面應用性研究。第32頁3 在技術發(fā)展方面 蛋白質(zhì)組學研究方法將出現(xiàn)各種技術并存，各有優(yōu)勢和局限特點，而難以像基因組研究一樣形成比較一致方