第6章 基因組學(xué)

第二部分

化學(xué)生物學(xué)的概念和技術(shù)

第6章基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)基因組作圖、測(cè)序基因組序列的解讀后基因組時(shí)代的研究熱點(diǎn)1.基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的內(nèi)容蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用2.蛋白質(zhì)組學(xué)分子生物學(xué)研究目標(biāo)研究基因和蛋白質(zhì)的功能通過(guò)代謝網(wǎng)絡(luò)將他們聯(lián)系起來(lái)

分離鑒定

基因蛋白質(zhì)分子生物學(xué)中心法則大規(guī)模的研究大量的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)技術(shù)處理數(shù)據(jù)Textinhere轉(zhuǎn)錄組蛋白質(zhì)組基因組現(xiàn)代中心法則轉(zhuǎn)錄組學(xué)基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)6.1基因組學(xué)Genomics基因：物質(zhì)的遺傳基礎(chǔ)，DNA分子上具有遺傳信息。基因組：細(xì)胞中全部基因的總和。前基因組時(shí)代的“釣魚(yú)”和后基因組時(shí)代的“撈魚(yú)”

結(jié)構(gòu)功能進(jìn)化基因組學(xué)

基因組學(xué)：基因組學(xué)（genomics）是指研究并解析生物體整個(gè)基因組的所有遺傳信息的學(xué)科?；蚪M計(jì)劃（GenomeProject）是指對(duì)人類以及其它生物體全基因組的測(cè)序工作(sequencing)。人類基因組計(jì)劃（HumanGenomeProject，HGP）：90年代提出并已基本完成，同40年代原子彈爆炸，60年代人類登月一起被認(rèn)為是二十世紀(jì)科技發(fā)展史上的三大創(chuàng)舉。人類基因組計(jì)劃20世紀(jì)80年代提出，由美、英、日、中、德、法等國(guó)參加2001年完成的針對(duì)人體23對(duì)染色體全部DNA的30億個(gè)堿基對(duì)序列進(jìn)行排序?qū)Υ蠹s25000基因進(jìn)行染色體定位構(gòu)建人類基因組遺傳圖譜和物理圖譜的國(guó)際合作研究計(jì)劃。HistoryoftheHumanGenomeProject1990OfficialstartofHGPwith3billion$anda15yearhorizon.1999SangerCentrepublisheschromosome222001DraftGenomepublished:Celera&Public2003Completion(almost)ofHumanGenomeCelera:CraigVenterIntl.Cons:FrancisCollins2000年是基因組之年，完成了人類基因組的工作框架圖，完成了一系列模式生物和微生物的基因組序列分析。為什么選擇人類的基因組進(jìn)行研究？人類基因組的23對(duì)染色體目的人類是在“進(jìn)化”歷程上最高級(jí)的生物，有助于認(rèn)識(shí)自身、掌握生老病死規(guī)律；了解生命的起源、了解生命體生長(zhǎng)發(fā)育的規(guī)律、認(rèn)識(shí)種屬之間和個(gè)體之間存在差異的起因、認(rèn)識(shí)疾病產(chǎn)生的機(jī)制以及長(zhǎng)壽與衰老等生命現(xiàn)象、為疾病的診治提供科學(xué)依據(jù)。對(duì)人類的重要意義（1）對(duì)人類疾病基因研究的貢獻(xiàn)

人類疾病相關(guān)的基因是人類基因組中結(jié)構(gòu)和功能完整性至關(guān)重要的信息。單基因遺傳病和復(fù)雜疾病單基因病指由一對(duì)等位基因控制的疾病或病理性狀。常染色體顯性遺傳病

常染色體隱性遺傳病

致病基因在常染色體上，基因性狀是隱性的，即只有純合子時(shí)才顯示病狀。此種遺傳病父母雙方均為致病基因攜帶者，故多見(jiàn)于近親婚配者的子女。短指癥白化病

單基因遺傳病的致病基因研究

我國(guó)有豐富的疾病資源，特別是一些我國(guó)特有的單基因遺傳病家系，可提供良好的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)新的致病基因.短指癥

貴州和湖南３個(gè)四代同堂的大家族，有４３人同樣一雙畸形的手，比正常人手指短了幾乎一節(jié)，中間指節(jié)或消失、或融合在其他指節(jié)中，腳趾同樣如此。乳腺癌女性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一；發(fā)病率占全身各種惡性腫瘤的7-10%；發(fā)病常與遺傳有關(guān)，以及40—60歲之間、絕經(jīng)期前后的婦女發(fā)病率較高；僅約1-2%的乳腺患者是男性。腺癌有明顯的家族遺傳傾向5％～10％的乳腺癌是家族性的如有一位近親患乳腺癌，則患病的危險(xiǎn)性增加1.5～3倍；如有兩位近親患乳腺癌，則患病率將增加7倍。發(fā)病的年齡越輕，親屬中患乳腺癌的危險(xiǎn)越大。基因診斷

采用“定位克隆”和“定位候選克隆”的全新思路，發(fā)現(xiàn)了亨廷頓舞蹈病、遺傳性結(jié)腸癌和乳腺癌等一大批單基因遺傳病致病基因。為疾病的基因診斷和基因治療奠定了基礎(chǔ)。定位克隆從染色體上已知位置出發(fā)，克隆或鑒定遺傳疾病相關(guān)的未知功能基因的技術(shù)。大量收集病人家系入手，從家系中分析所要克隆的致病基因的遺傳分離方式，找出與該基因緊密連鎖的遺傳標(biāo)志，確定標(biāo)志在染色體上的位置，從定位的染色體區(qū)段內(nèi)分離和克隆所要的基因，再進(jìn)一步研究該基因的功能。多基因疾病指某種疾病的發(fā)生受兩對(duì)以上等位基因的控制。遺傳

影響因素環(huán)境例子：心血管疾病、糖尿病、神經(jīng)精神類疾病

（2）對(duì)醫(yī)學(xué)的貢獻(xiàn)

基因診斷、基因治療療、基于基因組信息的疾病預(yù)防、疾病易感基因的識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)人群生活方式、環(huán)境因子的干預(yù)等。（3）對(duì)細(xì)胞、胚胎、組織工程的推動(dòng)

胚胎干細(xì)胞、克隆技術(shù)、器官再造。

干細(xì)胞

尚未分化發(fā)育的，能生成各種器官組織的全能細(xì)胞。主要來(lái)源于胚胎，分為全能干細(xì)胞和組織干細(xì)胞。

日本東京理科大學(xué)研究人員從老鼠胚胎內(nèi)提取兩種干細(xì)胞，其中包含牙齒生長(zhǎng)所需的完整遺傳信息。在實(shí)驗(yàn)室里培育5天后，干細(xì)胞成長(zhǎng)為微小的牙蕾。隨后，牙蕾被植入老鼠的下頜骨。5周后，新牙萌出。7周后，新牙完全長(zhǎng)成。

日本科學(xué)家利用胚胎干細(xì)胞再造牙齒

（4）對(duì)制藥工業(yè)的貢獻(xiàn)

篩選藥物的靶點(diǎn)；與組合化學(xué)和天然化合物分離技術(shù)結(jié)合，建立高通量的篩選平臺(tái)；基因蛋白產(chǎn)物的高級(jí)結(jié)構(gòu)分析、預(yù)測(cè)、藥物模擬。藥物基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療在臨床上對(duì)同樣一種疾病使用同一種藥物，不同的個(gè)體對(duì)藥物的敏感性和毒性反應(yīng)有很大的區(qū)別。這種區(qū)別主要由基因決定的,特別是藥物靶點(diǎn)基因、藥物代謝基因等的單核苷酸多態(tài)性，影響了藥物作用的強(qiáng)弱和藥物代謝的不同。疾病診斷藥物1藥物2藥物3疾病診斷藥物1藥物2藥物3藥物敏感性測(cè)定目前的疾病治療將來(lái)的疾病治療6.1.1基因組作圖和測(cè)序

遺傳圖譜VS物理圖譜

遺傳圖譜是指基因或DNA標(biāo)志在染色體上的相對(duì)位置（或距離），通常以基因或DNA片段在染色體交換過(guò)程中的分離頻率（cM）來(lái)表示。cM值越大，兩者之間遺傳距離越遠(yuǎn)。

物理圖譜是指以已知序列的DNA片段在染色體上的實(shí)際位置，位點(diǎn)之間的距離（圖距）以堿基對(duì)（bp，kb，Mb）作為測(cè)量單位的基因組圖。6000多個(gè)遺傳標(biāo)記已經(jīng)能夠把人的基因組分成6000多個(gè)區(qū)域，可以找到某一致病的或表現(xiàn)型的基因與某一標(biāo)記鄰近的證據(jù)，把這一基因定位于這一已知區(qū)域，再對(duì)基因進(jìn)行分離和研究。對(duì)于疾病而言，找基因和分析基因是個(gè)關(guān)鍵。

1.遺傳圖譜意義DNA分子標(biāo)記

限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性RFLP

DNA序列上的微小變化，甚至1個(gè)核苷酸的變化，也能引起限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)的丟失或產(chǎn)生，導(dǎo)致酶切片段長(zhǎng)度的變化。RFLPWTMut簡(jiǎn)單長(zhǎng)度多態(tài)性SSLP

利用了存在于人類基因組中的大量重復(fù)序列，不同樣品的同一位點(diǎn)該序列的重復(fù)次數(shù)不同，表現(xiàn)出多態(tài)性。

SSLP復(fù)雜性疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感性分析

在復(fù)雜性疾病的中，由于基因的變異加環(huán)境和生活習(xí)慣等因素的共同影響，使得每個(gè)人對(duì)不同的疾病的易感性不同?；蜃儺惖囊粋€(gè)重要的指標(biāo)是單核苷酸多態(tài)性。

單核苷酸多態(tài)性（SNP）

不同個(gè)體間在基因水平上的單核苷酸變異，平均每1000對(duì)鹼基出現(xiàn)一個(gè)SNP,2個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體間有300萬(wàn)SNPs.

最廣泛的遺傳標(biāo)記，分散于基因組中的單個(gè)堿基的差異，包括單個(gè)堿基的缺失和插入，常見(jiàn)的是單個(gè)核苷酸的替換，即單核苷酸的多態(tài)性。人類基因組發(fā)現(xiàn)了超過(guò)1000萬(wàn)個(gè)SNP位點(diǎn)，平均每300bp中就有一個(gè)SNP！SNPmarkerSNP研究為了解疾病的發(fā)病機(jī)理，疾病的診斷及疾病易感性研究提供基礎(chǔ)。位于外顯子區(qū)并改變氨基酸序列的SNP以及位于基因表達(dá)調(diào)控區(qū)的SNP可能具有重要臨床意義和功能意義生物信息學(xué)可提供SNP的數(shù)據(jù)庫(kù)和功能預(yù)測(cè)可能具有重要功能意義的SNP位于外顯子區(qū)并改變氨基酸序列的SNP位于基因表達(dá)調(diào)控區(qū)如啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合區(qū)、加尾信號(hào)的SNP位于外顯子和內(nèi)含子交界區(qū)域的SNP2.物理圖譜

采用分子生物學(xué)的方法將基因或DNA分子標(biāo)記在基因組中構(gòu)建位置圖。方法限制性作圖熒光原位雜交序列標(biāo)簽位點(diǎn)1）限制性酶切圖譜將限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)標(biāo)記在DNA分子中一種酶切兩種酶混合切第二種酶切比較確定相對(duì)位置RE1RE2RE1

+RE22）熒光原位雜交（FISH）的基本原理

用已知的標(biāo)記單鏈核酸為探針，按堿基互補(bǔ)的原則，與樣品染色體中未知的單鏈核酸進(jìn)行異性結(jié)合，形成可被檢測(cè)的雜交雙鏈核酸。24色mFISH核型分析技術(shù)使用5種熒光染料按比例標(biāo)記探針，雜交后形成24條染色體各自呈現(xiàn)特異的熒光色彩以供核型分析；為研究人員提供了更豐富詳盡的細(xì)胞遺傳學(xué)信息，包括確定標(biāo)記染色體的來(lái)源、檢測(cè)微小的染色體易位和檢測(cè)復(fù)雜的染色體易位；為腫瘤細(xì)胞染色體分析提供了全新、高效的方法。FISH基因定位

兩種或兩種以上的探針能同時(shí)與中期染色體雜交，根據(jù)兩種顏色雜交位點(diǎn)的相互位置，就能直接確定次序。熒光原位雜交特點(diǎn)具有快速；檢測(cè)信號(hào)強(qiáng)；雜交特異性高；可以多重染色等3）序列標(biāo)簽位點(diǎn)（sequencetaggedsites,STS)

一段較短的、基因組中僅出現(xiàn)一次的DNA片段。

通過(guò)2個(gè)STS的距離進(jìn)行定位。

3.鏈終止法測(cè)序

利用一種DNA聚合酶來(lái)延伸結(jié)合在待定序列模板上的引物。直到摻入一種鏈終止核苷酸為止。每一次序測(cè)定由一套四個(gè)單獨(dú)的反應(yīng)構(gòu)成，每個(gè)反應(yīng)含有所有四種脫氧核苷酸三磷酸(dNTP)。限制：只能測(cè)幾百個(gè)堿基。

Illumina/SolexaGeneticAnalyzer2000Mb/runAppliedBiosystemsABI3730XL1Mb/dayRoche/454GenomeSequencerFLX100Mb/runAppliedBiosystemsSOLiD3000Mb/runSangersequencing13maybe800bplong424.鳥(niǎo)槍法序列測(cè)定技術(shù)（shotgunsequencing)

將目的DNA隨機(jī)地處理成大小不同的片段，再將這些片段的序列連接起來(lái)的測(cè)序方法。隨機(jī)挑選帶有基因組DNA的質(zhì)粒進(jìn)行末端序列測(cè)定，然后用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行序列拼接。霰彈法

先將整個(gè)基因組打亂，切成隨機(jī)碎片，然后測(cè)定每個(gè)小片段序列，最終利用計(jì)算機(jī)對(duì)這些切片進(jìn)行排序和組裝，并確定它們?cè)诨蚪M中的正確位置。

BAC的構(gòu)建pBAC108L來(lái)自細(xì)菌的一個(gè)小型F質(zhì)粒，其中oriS和repE控制了質(zhì)粒的復(fù)制起始，parB和parA控制了拷貝數(shù)。100-150KbpinsertionDNAtargetsampleSHEAR&SIZEe.g.,10Kbp±8%std.dev.EndReads/MatePairsCLONE&ENDSEQUENCE590bp10,000bpMate-PairShotgunDNASequencing細(xì)胞DNA超聲波破碎電泳分離插入表達(dá)載體提質(zhì)粒測(cè)序AssemblyoftheIndividualSequencesEventuallyallsequencingreads

mergetoasingleconsensussequence(alargecontig)foreachchromosome.缺點(diǎn)

隨著所測(cè)基因組總量增大，所需測(cè)序的片段大量增加；高等真核生物（如人類）基因組中有大量重復(fù)序列，導(dǎo)致判斷失誤。鳥(niǎo)槍法測(cè)序技術(shù)不能鑒別高等真核生物基因組中的重復(fù)序列

5.新一代測(cè)序技術(shù)微陣列分析優(yōu)點(diǎn)無(wú)需電泳大規(guī)模微型化6.1.2基因組序列的解讀知道序列之后

分析序列

非編碼DNA（垃圾DNA）：是指不能編碼蛋白質(zhì)的DNA序列。

估計(jì)人類基因組大約有2～3萬(wàn)個(gè)非編碼DNA，所以基因包含的DNA序列只占人類基因組總DNA序列的2%左右，有98%的信息是看似無(wú)用的“垃圾”。（1）基因的定位非編碼DNA的功能

調(diào)節(jié)基因的活動(dòng)，轉(zhuǎn)錄因子能特異識(shí)別基因附近的非編碼“垃圾”DNA，通過(guò)與它們相互作用參與基因的抑制與激活；假基因，與基因很像，但卻不能產(chǎn)生功能性蛋白，可能“犧牲”自己將不利因素引開(kāi)，而保護(hù)真基因免受干擾；合成調(diào)節(jié)性RNA發(fā)揮功能。非編碼DNA的存在阻礙基因的定位

篩選出編碼DNA？ORF掃描開(kāi)放閱讀框（Openreadingframe，ORF

）

由編碼蛋白質(zhì)的一系列密碼子組成，以從起始密碼子ATG開(kāi)始到終止密碼子TAA、TAG、TGA結(jié)束。

ATGCGTAAAGGAGAAGAA

MRKGEECVKEKN

A*RRR

計(jì)算機(jī)掃描找出ATG開(kāi)始，終止密碼子結(jié)束的ORF來(lái)定位基因。對(duì)原核生物有效，高等生物使用困難。cDNA測(cè)序

cDNA：與RNA鏈互補(bǔ)的單鏈DNA，以其RNA為模板，在適當(dāng)引物的存在下合成。mRNA反轉(zhuǎn)錄cDNA（2）基因功能的確定傳統(tǒng)遺傳學(xué)方法現(xiàn)代同源性分析進(jìn)化樹(shù)基因同源性分析基因敲除將細(xì)胞基因組中某基因去除或使基因失去活性的方法，是建立在基因同源重組技術(shù)基礎(chǔ)上。

基因突變輻射化學(xué)誘變劑隨機(jī)突變逆轉(zhuǎn)率病毒可用于動(dòng)植物細(xì)胞的插入；農(nóng)桿菌介導(dǎo)的T-DNA轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)座子植物的插入；噬菌體可用于細(xì)菌基因敲除表型改變RNA干擾基因敲除（3）比較基因組學(xué)對(duì)同一物種不同個(gè)體以及不同物種的基因組進(jìn)行比較,分析基因的大小、數(shù)量,基因排列順序,編碼序列與非編碼序列的特征以及物種進(jìn)化關(guān)系等的學(xué)科。小麥基因組是人類基因組的5倍；水稻基因組已測(cè)序完成；比較水稻和小麥的基因組比對(duì)，分離小麥的基因?？梢越沂旧钠鹪?、進(jìn)化等重大生物學(xué)問(wèn)題，具有潛在的實(shí)用價(jià)值。通過(guò)細(xì)菌和人類的基因組比較研究，有可能篩選出只在細(xì)菌中存在的基因，成為新的抗菌素的藥靶。通過(guò)在其他生物定位人類疾病基因的同源基因。（4）功能基因組學(xué)（后基因組學(xué)）利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實(shí)驗(yàn)手段；通過(guò)在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使得生物學(xué)研究從對(duì)單一基因或蛋白質(zhì)得研究轉(zhuǎn)向多個(gè)基因或蛋白質(zhì)同時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的研究。1.DNA芯片2.用標(biāo)記的DNA與芯片雜交3.檢測(cè)信號(hào)大多數(shù)固氮島內(nèi)的基因（包括nif

基因）在固氮條件下表達(dá)上調(diào)，表明固氮島內(nèi)新的固氮基因的存在。nif

基因固氮條件與非固氮條件下固氮基因的表達(dá)差異比較應(yīng)用領(lǐng)域：基因表達(dá)分析；克隆選擇及文庫(kù)篩選（如cDNA文庫(kù)）基因突變檢測(cè)及遺傳病和腫瘤的診斷6.1.3后基因組時(shí)代的研究熱點(diǎn)（1）個(gè)人基因組

可為癌癥、糖尿病或某些成癮患者量身繪制個(gè)性化基因測(cè)序藍(lán)圖，提供更加高效的個(gè)體醫(yī)療。在發(fā)病前進(jìn)行干預(yù)防止疾病的發(fā)生；根據(jù)個(gè)人的基因特點(diǎn)用藥。

1000美元測(cè)序個(gè)人基因組

2004年，1000萬(wàn)美元現(xiàn)在，5000美元未來(lái)，1000美元。（2）基因組的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄基因組序列基因組信息傳遞方式蛋白質(zhì)功能復(fù)制轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄組學(xué)

在整體水平上研究細(xì)胞中基因轉(zhuǎn)錄的情況及轉(zhuǎn)錄調(diào)控規(guī)律的學(xué)科，從RNA水平研究基因表達(dá)的情況。研究對(duì)象：一個(gè)活細(xì)胞所能轉(zhuǎn)錄出來(lái)的所有mRNA。

應(yīng)用

可以提供什么條件下什么基因表達(dá)的信息，并據(jù)此推斷相應(yīng)未知基因的功能，揭示特定調(diào)節(jié)基因的作用機(jī)制。比對(duì)正常人群和患者的轉(zhuǎn)錄組差異，篩選出與疾病相關(guān)的具有診斷意義的特異性表達(dá)差異，可以用于自閉癥的診斷。（3）蛋白質(zhì)的合成和加工蛋白質(zhì)合成過(guò)程：翻譯的裝置的組裝和過(guò)程的調(diào)控。翻譯后修飾蛋白質(zhì)降解：完成功能后降解，防止沉積影響細(xì)胞的正?；顒?dòng)。（4）基因組表觀遺傳學(xué)表觀遺傳學(xué)：核苷酸序列不發(fā)生變化，但基因發(fā)生了可遺傳的變化現(xiàn)象。

胚胎不同的細(xì)胞（基因型相同）（表型不同）分化（5）基因組的進(jìn)化蛋白質(zhì)、核算大分子如何形成？原基因組protogenome

假說(shuō)最早，原始的基因是RNA，可自我復(fù)制，還可指令一些簡(jiǎn)單的生化反應(yīng)。

RNADNA反轉(zhuǎn)錄新基因產(chǎn)生方式

通過(guò)基因組加倍生長(zhǎng)基因重組外源基因水平轉(zhuǎn)移比較基因組學(xué)了解基因組的進(jìn)化規(guī)律老山發(fā)現(xiàn)西漢王陵墓

提取DNA鑒定，女主人是中原人

A1501菌中特定的基因組成及兩端的保守基因提示，該區(qū)域在假單胞菌中可能為一個(gè)插入或者基因重組的熱點(diǎn)。

6.2

蛋白質(zhì)組學(xué)

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。定義：指的一個(gè)細(xì)胞或生物體所有蛋白質(zhì)的總和。

蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)是對(duì)蛋白質(zhì)組的大規(guī)模和系統(tǒng)性的分析，在蛋白質(zhì)水平上定量、動(dòng)態(tài)、整體性地研究生物體。

蛋白質(zhì)的分離、鑒定；蛋白質(zhì)功能分析；蛋白質(zhì)相互作用。6.2.1蛋白質(zhì)學(xué)的內(nèi)容蛋白質(zhì)組學(xué)的重要性整體水平上研究生命現(xiàn)象，為提取宏觀的生態(tài)學(xué)規(guī)律提供信息；基因滅活的方法研究基因和蛋白質(zhì)功能的方法在一些情況下不能提供準(zhǔn)確信息；細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)數(shù)目過(guò)多，不同位置具有不同功能，蛋白質(zhì)組學(xué)方法可以研究蛋白質(zhì)在特定時(shí)間、位置的功能；為靶點(diǎn)藥物的設(shè)計(jì)提供新的思路。蛋白質(zhì)組具有多樣性和可變性的特點(diǎn)（1）蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量在同一機(jī)體的不同細(xì)胞中是各不相同的。（2）同一細(xì)胞，在不同時(shí)期、不同條件下，蛋白質(zhì)組也是在不斷改變的。（3）在病理或治療過(guò)程中，細(xì)胞蛋白質(zhì)的組成及其變化與正常生理過(guò)程的也不同。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究?jī)?nèi)容

蛋白質(zhì)的序列和高級(jí)結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)）

X-射線單晶衍射分析核磁共振波譜分析結(jié)構(gòu)測(cè)定方法

基因序列蛋白質(zhì)序列蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)功能(2)

表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)Yourtextinhere鑒定

研究細(xì)胞或組織內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及修飾情況。分離定量分析表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)蛋白質(zhì)組表達(dá)模式的研究

檢測(cè)細(xì)胞、組織中的蛋白質(zhì)，建立蛋白質(zhì)定量表達(dá)圖譜;在整個(gè)蛋白質(zhì)組水平上提供了研究細(xì)胞通路、疾病、藥物相互作用和一些生物刺激引起的功能紊亂的可能性;對(duì)尋找疾病診斷標(biāo)志、篩選藥物靶點(diǎn)、毒理學(xué)研究等具有重要作用。關(guān)鍵技術(shù)雙相電泳多維液相色譜質(zhì)譜快速、高通量(3)功能蛋白質(zhì)組學(xué)

澳大利亞，美國(guó)，歐洲和日本等己紛紛成立了有關(guān)的研究機(jī)構(gòu)和公司；美國(guó)各大學(xué)和大制藥廠，均迅速啟動(dòng)了蛋白質(zhì)組學(xué)研究。重大疾病相關(guān)生理病理過(guò)程的功能蛋白質(zhì)組學(xué)肝腫瘤細(xì)胞相關(guān)的功能蛋白質(zhì)組譜和關(guān)鍵蛋白的結(jié)構(gòu)與功能；線粒體相關(guān)的功能蛋白質(zhì)組譜和關(guān)鍵蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的研究紅細(xì)胞膜相關(guān)的功能蛋白質(zhì)組譜和關(guān)鍵蛋白的結(jié)構(gòu)與功能的研究；

研究方法同源性分析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)相似性分析(4)細(xì)胞圖譜蛋白質(zhì)組學(xué)

確定蛋白質(zhì)在亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的位置，通過(guò)純化細(xì)胞器或用質(zhì)譜儀鑒定蛋白復(fù)合物組成等。研究蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的行為、運(yùn)輸及蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，它對(duì)確定蛋白質(zhì)功能和疾病診療的靶位極有價(jià)值。

(5)相互作用蛋白質(zhì)組學(xué)

蛋白質(zhì)之間和核酸之間和其它小分子ProteinInteractions二惡英對(duì)細(xì)胞色素P450酶基因轉(zhuǎn)錄的影響蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)為什么要用網(wǎng)絡(luò)？網(wǎng)絡(luò)能更清楚的表示大量元素間的復(fù)雜關(guān)系。網(wǎng)絡(luò)這種形式可以更好的解釋結(jié)構(gòu)和功能間相互影響的關(guān)系。進(jìn)一步的研究可以理解復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中疾病的機(jī)理?；ハ嘧饔醚芯康囊饬x闡明蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的代謝途徑；研究蛋白質(zhì)自身的功能；研究疾病的產(chǎn)生和發(fā)展。6.2.2蛋白質(zhì)組學(xué)中用的技術(shù)、方法蛋白質(zhì)分離技術(shù)（1）雙向電泳等電聚焦（IEF）SDS等電聚焦第1步分離pH3pH10等點(diǎn)聚焦pH梯度建立的方法：1.使用合成的兩性電解質(zhì)，上樣前加電場(chǎng)2.使用固相pH梯度膠，膠中固定好兩性電解質(zhì)第2步分離蛋白質(zhì)按分子量分離pH3pH10ＳＤＳ－ＰＡＧＥ

聚丙烯酰胺凝膠電泳是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有分子篩效應(yīng)。蛋白在其中依三種因素分開(kāi)：蛋白大小，形狀和電荷。解聚后的氨基酸側(cè)鏈和SDS結(jié)合成蛋白-SDS膠束，所帶的負(fù)電荷大大超過(guò)了蛋白原有的蛋白量，這樣就消除了不同分子間的電荷差異和結(jié)構(gòu)差異。蛋白質(zhì)亞基的電泳遷移率主要取決于亞基分子量的大小，電荷因素可以忽視。2D-Gel

（2）液相色譜（層析法）譜法兩相固定相：固定不動(dòng)的

流動(dòng)相：不斷流過(guò)固定相

利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的親和能力的不同來(lái)進(jìn)行分離的。分離原理分類

按兩相的狀態(tài)分

氣相色譜法（GC）和液相色譜法（LC）。

按分離機(jī)制分親和色譜離子交換色譜反相色譜尺寸排阻色譜缺點(diǎn)不能像雙向電泳直觀看到蛋白質(zhì)點(diǎn)；不能推算其等電點(diǎn)和分子量。色譜：優(yōu)勢(shì)在于分離，但其難以得到物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，主要依靠與標(biāo)準(zhǔn)物對(duì)比來(lái)判斷未知物，對(duì)無(wú)紫外吸收化合物的檢測(cè)還要通過(guò)其它途徑進(jìn)行分析。

質(zhì)譜：能夠提供物質(zhì)的結(jié)構(gòu)信息，用樣量少，但其分析的樣品需純化，具有一定的純度之后才可以直接進(jìn)行分析。液質(zhì)聯(lián)用（HLPC-MS）①分析范圍廣，MS幾乎可以檢測(cè)所有的化合物；②分離能力強(qiáng)，在色譜上沒(méi)有完全分離開(kāi)，通過(guò)MS的特征離子質(zhì)量色譜圖來(lái)進(jìn)行定性定量；定性分析結(jié)果可靠，給出每一個(gè)組分的分子量和豐富的結(jié)構(gòu)信息；④檢測(cè)限低，MS具備高靈敏度；⑤分析時(shí)間快；⑥自動(dòng)化程度高。2.

蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)（1）抗體鑒定

親和色譜抗體芯片免疫共沉淀

抗體獲得不容易每種抗原均需要抗體靈敏度和特異性問(wèn)題缺點(diǎn)（2）降解測(cè)序法

Edman降解法異硫氰酸苯酯PITC縮短一個(gè)氨基酸限制：每次測(cè)30-40個(gè)氨基酸。解決方法：蛋白內(nèi)切酶處理成小段。

（2）質(zhì)譜在蛋白質(zhì)鑒定中的應(yīng)用

質(zhì)譜法是一種按照離子的質(zhì)核比（m/z）大小對(duì)離子進(jìn)行分離和測(cè)定的方法。 質(zhì)核比：離子質(zhì)量與它所帶電荷的比值。

（1）準(zhǔn)確測(cè)定物質(zhì)的分子量（2）根據(jù)碎片特征進(jìn)行化合物的結(jié)構(gòu)分析分析時(shí)，首先將分子離子化，然后利用離子在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，把離子按質(zhì)核比大小排列成譜，此即為質(zhì)譜。質(zhì)譜法的主要作用種類基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時(shí)間（MALDI-TOF）電噴霧離子化質(zhì)譜（ESI）檢測(cè)器電噴霧質(zhì)譜組分分子被一束加速電子碰撞撞擊使分子電離形成正離子離子也可因撞擊強(qiáng)烈而形成碎片離子荷電離子被加速電壓加速，產(chǎn)生一定的速度v與質(zhì)量、電荷及加速電壓有關(guān)肽質(zhì)量指紋圖譜（PeptideMassFingerprinting,PMF）

蛋白質(zhì)被識(shí)別特異酶切位點(diǎn)的蛋白酶水解后得到的肽片段的質(zhì)量圖譜。

每種蛋白的氨基酸序列不同，當(dāng)?shù)鞍姿夂螽a(chǎn)生的肽片段序列也各不相同，因此其肽質(zhì)量指紋圖也具有特征性。電腦數(shù)據(jù)搜索3.

蛋白質(zhì)定量技術(shù)細(xì)胞不同的發(fā)育階段或疾病發(fā)展不同階