蛋白組學(xué)導(dǎo)論課件

1、 蛋白質(zhì)組學(xué)導(dǎo)論 李亞星 2016.09.08什么是蛋白質(zhì)組學(xué)(What is proteomic)？1 、 Omics是源于希臘語，在牛津大辭典里面對其解釋的第三條是 “在細(xì)胞和分子生物學(xué)中，作為名詞的詞綴，表示整體的，綜合性的研究所有的組成成分。 ”2、于是， 基因組學(xué)（ genomics），轉(zhuǎn)錄組學(xué)（ transcrptomics）， 蛋白組學(xué)（ proteomics），代謝組學(xué)（ Metabolomics， Metabonomics），脂質(zhì)組學(xué)（ lipidomics）， 食品組學(xué)（ Foodomics).3、蛋白質(zhì)組學(xué)指用高通量的手段，定性定量的表征細(xì)胞、組織或有機(jī)體在不同的時(shí)空條件

2、下蛋白表達(dá)狀態(tài)。蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)涵 1 、研究細(xì)胞、組織或者生物個(gè)體在某個(gè)特定條件下所有的蛋白表達(dá)情況(Expression Proteomics，表達(dá)蛋白組學(xué)）； 2、研究這些所有表達(dá)的蛋白之間的相互作用關(guān)系（ InteractionProteomics，互作蛋白組學(xué)）； 3、研究這些所有的蛋白的翻譯后修飾變化情況（ Post translational proteomics，修飾蛋白組學(xué)）； 4、研究這些表達(dá)的蛋白的三維結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，為可能的藥物靶點(diǎn)研究提供依據(jù)（ Structure Proteomics）； 5、尋找可靠的生物標(biāo)志物（ Biomarker)；蛋白質(zhì)表征：傳統(tǒng)手段 vs

3、 蛋白質(zhì)組學(xué)分析傳統(tǒng)手段質(zhì)譜手段蛋白質(zhì)組學(xué)能夠高通量、高靈敏、高可信度地分析復(fù)雜樣本為何要研究蛋白質(zhì)組學(xué)？為何要研究蛋白質(zhì)組學(xué)？蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的直接承擔(dān)者，且傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)研究方法已經(jīng)不能滿足后基因組時(shí)代大數(shù)據(jù)時(shí)代的研究要求。 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)，或者平行發(fā)生的，或者是聯(lián)級反應(yīng)； 在執(zhí)行生命功能時(shí)蛋白質(zhì)的表現(xiàn)是多樣的、動(dòng)態(tài)的、時(shí)空性的，并不像基因組那樣一成不變； 要對生命的復(fù)雜過程有全面的認(rèn)識，必須要在整體、動(dòng)態(tài)和網(wǎng)絡(luò)的水平對蛋白質(zhì)進(jìn)行研究。Lysis buffer (SDT, RIPA) Detergent: SDS, CHA

4、PS, NP40（和質(zhì)譜不兼容）, Urea(和質(zhì)譜兼容)， 破壞細(xì)胞膜，蛋白質(zhì)變性Reducing agent: DTT 打開二硫鍵，使得蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)更為開放，更易酶解蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程蛋白質(zhì)抽提組織塊 一般組織塊的蛋白含量約為組織自重的10%1a.在裂解液中勻漿1b. 液氮碾磨2. 在裂解液中超聲 打斷cell lysate中DNA, 降低樣品粘度蛋白質(zhì)抽提蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程 蛋白質(zhì)水平預(yù)分級 1. SDS膠分離2.液相分離 分子篩、陰/陽離子交換色譜、 親和色譜等等蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程復(fù)雜蛋白質(zhì)組分預(yù)分離多肽水平預(yù)分級為了實(shí)現(xiàn)對肽段的預(yù)分級,色譜方法間必須存在正交性蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程

5、復(fù)雜蛋白質(zhì)組分預(yù)分離Electrospray Ionization(ESI)(ESI)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程質(zhì)譜前端Matrix-Assisted Laser-Desorption Ionization (MALDI)不能與Nano-LC 聯(lián)用適合成分簡單樣本的樣本分析常與Nano-LC 聯(lián)用適合成分復(fù)雜，帶電物質(zhì)的樣本分析HCD/CID蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程多肽碎裂及數(shù)據(jù)依賴性二級掃描數(shù)據(jù)依賴性采集模式：1.Intensity Based 2.Charge Based3 .蛋白質(zhì)組學(xué)的研究流程數(shù)據(jù)分析定性蛋白質(zhì)組學(xué)與定量蛋白質(zhì)組學(xué)定性蛋白質(zhì)組最常規(guī)，最普遍的蛋白質(zhì)鑒定方法.數(shù)據(jù)庫搜索Denovo

6、 測序定性蛋白質(zhì)組定量蛋白質(zhì)組 研究組織或者生物個(gè)體蛋白的量，表征在不同條件下細(xì)胞的蛋白差異表達(dá)。SILAC(母離子峰面積)相對定量同位素標(biāo)記非標(biāo)定量化學(xué)標(biāo)記（報(bào)告離子）DIA/Swath(子離子)LabelFree(母離子)絕對定量SRMPRM定量方法相對定量-同位素標(biāo)記定量1.代謝標(biāo)記定量：SILAC（哺乳動(dòng)物）,15N（植物， 微生物）, 18O等， 基于一級質(zhì)譜的定量.2.化學(xué)試劑定量：iTRAQ，TMT；基于二級質(zhì)譜強(qiáng)度的定量方法相對定量-非標(biāo)記定量所謂非標(biāo)記定量，就是不進(jìn)行任何修飾而通過對獨(dú)立樣本間進(jìn)行標(biāo)記定量Label Free:基于母離子XIC 的定量方法。SWATH/DIA：基于碎片子離子XIC 的定量方法 排除了共洗脫多肽的干擾； 多個(gè)離子對進(jìn)行加權(quán)平均， 定量更精準(zhǔn); 消耗機(jī)時(shí)，重復(fù)性差 非標(biāo)記無需特殊前處理，簡單；但是需要重復(fù)（至少三次），耗機(jī)時(shí)，準(zhǔn)確性也稍差。絕對定量同位