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蛋白质组学介绍

蛋白质组学介绍

1 .蛋白质组调研的兴起

     在后基因组时代,调研的重点已从揭示遗传信息转移到作用基因组学上来。但是,由于生物作用主要体现者是蛋白质,而蛋白质有其自身特有的活动规律。如蛋白质修饰加工、转运定位、结构变化、蛋白质与蛋白质间、蛋白质与其他生物大分子的相互作用等,均无法在基因组水平上获得。因为基因组学有样的局限性,促使人们从整体水平上探讨细胞蛋白质的组成及其活动规律。

2 .蛋白质组和蛋白质组学概念的提出

1994年,澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams提出了蛋白质组( Proteome)的概念,早期定义为:微生物基因组表达的整套蛋白质,在多细胞微生物中,整套蛋白质指一种组织或细胞表达的蛋白质,后来定义为:一个基因组所表达的蛋白质。但是,从基因表达的角度来看,蛋白质组的蛋白质数目总是少于基因组的基因数目。从蛋白质修饰的角度来看,蛋白质组的蛋白质数却多于其相应的ORF数目,因为mRNA的剪切和编辑可使一个ORF产生数种蛋白质,蛋白质翻译后的修饰,如糖基化、磷酸化同样增加蛋白质的种类,氨基酸序列一致的上等结构在条件下可以形成作用不一样的具有不同空间结构的蛋白质,如朊病毒。故"蛋白质组内蛋白质数目要多于基因组内的基因数目"。现在蛋白质组的概念为:在一种细胞内存在的全部蛋白质。但是由于蛋白质组在不同的时间、不同的条件具有不同的蛋白质组分,而且衡量是否是蛋白质组的全部蛋白质尚缺乏必要的尺度。所以,欲得到"细胞内存在的所有蛋白质"是不可能的。

蛋白质组学(Proteomics)是以蛋白质组为调研对象的新的调研领域。它可分为:①表达蛋白质组学(expression proteomic即把细胞、组织中的蛋白,建立蛋白定量表达图谱,或扫描EST图。该方法依赖2-D凝胶图和图像分析技术,而且在整个蛋白质组水平上提供了调研细胞通路,以及**、**相互作用和一些生物刺激引起的作用紊乱的可能性。 ②细胞图谱蛋白质组学(cell-map proteomics):即确定蛋白质在亚细胞结构中的位置;通过纯化细胞器或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等,来确定蛋白质-蛋白质的相互作用。Humphery-Smith等总结了基因组结果后提出了"作用蛋白质组( Functional Proteome)"的新概念。即细胞内与某个作用有关或在某种条件下的一群蛋白质。鉴于此,我国学者李伯良提出了"作用蛋白质组学(Functional Proteomics)"的概念。即把"作用蛋白质组"作为主要调研内容。这一概念的提出,为蛋白质组调研的可能性奠定了理论基础。

3 .蛋白质组调研的理论基础

蛋白质组分析主要基于3条理由:

① 从mRNA表达水平并不能预测蛋白表达水平。有人调研了mRNA和蛋白质表达的关系,以处于对数生长期的啤酒酵母为调研对象,mRNA的表达由 SAGE(serial analysis of gene expression)频率表指示,同位素标记酵母蛋白,共选择80个基因,结果没有发现翻译和转录丰度有明显相关。

② 蛋白质的动态修饰和加工并非来自基因序列。在mRNA水平上有许多细胞调节过程是难以观察到的,因为许多调节是在蛋白质的结构域中发生的。许多蛋白只有与其他分子结合后才有作用,蛋白的这种修饰是动态的、可逆的,这种蛋白修饰的种类和部位通常不能由基因序列决定

③ 蛋白质组是动态反映生物系统所处的状态。细胞周期的特定时期、分化的不同阶段、对应的生长和营养状况、温度、应激和病理状态,这些状态所对应的蛋白质组是有差异的。蛋白质组学的调研可望提供、详细的有关细胞或组织状况的分子描述。因为诸如蛋白质合成、降解、加工、修饰的调控过程只有通过蛋白质的直接分析才能揭示。

4 .蛋白质组学用于医疗调研的重点

蛋白质组方面的调研,将帮助人们寻找到一些用于医疗的可识别蛋白,这些蛋白可作为诊断标记或作为诊断靶分子提供给从事医药和诊断调研的机构。调研主要有以下五个方面:

1.癌症针对调研的肿瘤类型包括:食道、肺、结肠、前列腺、胰腺、成神经细胞瘤。

2.神经性**调研方向主要包括:脑损伤和感染性蛋白质**,如克雅氏病(CJD)、牛海绵状脑病(BSE)、帕金森氏病。

3.器官移植排异蛋白质组调研将寻求一种体外检测的方法,用于****(心脏、肝、肺或肾)移植后的过敏和慢性排异性反应。

4.心血管**列入调研的心血管**有心力衰竭、高血压合肥大型心肌炎。

5.糖尿病、肥胖症通过蛋白质组学方法对于肥胖症及糖尿病相关的多肽进行识别,作为潜在的识别分子和**靶象。


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