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无菌均质器细胞内所存在的所有蛋白质

第五节 !蛋白质组与蛋白质组学 一、蛋白质组 !!蛋白质是生命活动的物质基础,生命活动主要通过蛋白质的功能来体现。遗传信息的传递与表达都 需要蛋白质的参与才能实现。随着人类基因组计划的完成,人类基因组精确图的公布,生命科学已进入了 后基因组时代,人们把目光转向探索蛋白质组(10&$*&)*)的工作。 !!蛋白质组的概念是澳大利亚学者 ?# @# A(.B(+,和 C# D# A(..(-),于 >EE"年首先提出来的。蛋白质组 是指一个组织或一个细胞中基因组所表达的全部蛋白质。更确切地说,蛋白质组是指在特定条件下,一个 无菌均质器细胞内所存在的所有蛋白质。蛋白质组比基因组复杂得多。人们推测,人类基因组虽然包含约 "= ===个 基因,却可编码 3F万 G F=万种蛋白质。人的一种细胞内存在的蛋白质总数约为 ># F万种,且不同种的细 胞中所包含的蛋白质又不完全相同。所以,已知一个基因组序列并不表明可以识别这个基因组所编码的 全部蛋白质和各种细胞内实际的蛋白质种类。即使基因组的序列可以用于预测其阅读框,但还是不能准 确地掌握其所表达的蛋白质。这是因为基因组中各基因的序列不能反映蛋白质翻译后的剪切与加工修 饰。翻译生成的 )@H:经不同的剪接,可以生成不同的蛋白质序列。而且翻译后的蛋白质还存在修饰加 工过程。因此,只有知道细胞在不同发育时期、不同生理和病理状态下全部蛋白质的结构与功能,才有可 能最后反过来明了基因组中各基因的真正功能。 !!此外,同一生物个体不同体细胞中的基因组具有均一性,而蛋白质组则不同,蛋白质组具有时、空差 别。在个体的发育过程的不同阶段,各种基因的表达与关闭各不相同,同一类细胞所包含的蛋白质会有质 和量的差异。同一个体的不同体细胞中蛋白质的种类和数量也各不相同。

 

组织细胞在分化过程中,正是 由于不同组织细胞中基因表达的质和量的不同,各组织器官各有其特有的蛋白质,才出现千差万别的组织 形态和功能表现。另外,即使是成年个体,由于组织细胞处于不同的生命活动状态(如运动、禁食、饱食等 物质代谢的不同状态),同一细胞内的蛋白质成分和数量也有不同之处。此外,在病理条件下,病人发病、 治疗与转归等过程中,细胞中蛋白质组也会与正常生理状态有所不同。 !!对于同一种蛋白质来说,在不同的生理和病理条件下,即使其一级结构不变,也可能出现空间结构的 改变,并表现出不同的功能。蛋白质构象的变化不但是机体代谢调节的重要模式之一,而且如本章第三节 所述的朊病毒,蛋白质构象的改变还可能引起严重的疾病。这又为蛋白质组的研究增加了复杂性。可见, 蛋白质组不但比基因组的数量大,而且各组织器官的蛋白质组具有多样性、多变性和可调节性,具有不同 时、空的差异和深受机体内、外条件的影响。基于上述原因,蛋白质组的概念应该体现出蛋白质组的这些 特性;体现出基因表达后对蛋白质前体剪接加工和修饰的结果。 "!第一篇 !生物分子的结构与功能 二、蛋白质组学 !!蛋白质组学("#$%&$’()*)研究和阐述在不同条件下,蛋白质组中全部蛋白质的结构、性质与功能,影响 因素及其相互联系。蛋白质组学是在基因组学的基础上发展起来的,是基因组学的延续和发展。 !!研究基因组的目的是破解人类发生、发展与遗传的秘密。而人类的一切生命活动主要是通过蛋白质 的活动实现的。基因组研究不能解决的问题可望在蛋白质组研究中找到答案。蛋白质组的研究能够在细 胞和机体的整体水平上阐明生命现象的本质和活动规律,并将提供非常丰富且重要的数据资料,进一步带 动生物信息学和医药产业的发展,为人类认识自我、保护自我、预防和战胜疾病、延年益寿等问题找到最终 的答案。 !!蛋白质组和蛋白质组学的概念为我们描绘了一幅通向彻底了解生命奥秘的蓝图。然而,由于蛋白质 组的特殊属性,我们难以绘出各种细胞在任何生理和病理条件下不断变化中的全部蛋白质的结构与功能 图谱。于是人们将蛋白质组学分解出许多的“亚蛋白质组学”来进行研究。如“功能蛋白质组学(+,-)%($-. /0 "#$%&$’()*)”“结构蛋白质组学”“亚细胞蛋白质组学” 、( *%#,)%,#/0 "#$%&$’()*)、(*,1)&00,0/# "#$%&$’()*)、 “疾病蛋白质组学(2(*&/*& "#$%&$’()*)”等。它们都是总蛋白质组学的组成部分。功能蛋白质组学是研究 在特定时间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白质,即只涉及特定功能机制的蛋白质群体。例 如,对与信号转导相关蛋白质群的研究。亚细胞蛋白质组学是从亚细胞成分的蛋白质组为切入点,建立各 亚细胞结构(如细胞膜、细胞器、胞质的各细胞器、细胞核)的蛋白质组,最后完成全细胞的蛋白质组分析。

 

疾病蛋白质组学研究与心脑血管疾病、肿瘤、糖尿病、和老年病等相关的蛋白质群体,可以使人们从动态 的、整体的角度认识这些重大疾病的机制。 !!用于蛋白质组研究的技术还不够完善,研究蛋白质组首先需分离细胞或组织中的所有蛋白质。目前 主要采用高分辨率的 3 45(见图 3 67)。对此电泳谱进行扫描并加以数字化,再进一步进行计算机图 像分析,包括对图谱中蛋白质的定位和认定、蛋白质浓度的确定。一张理想的 3 45图谱可分辨出几千 种,甚至上万种蛋白质,可成为蛋白质数据库的参考图(#&+&#&-)& ’/")。此外,还有多相分离系统,如体积 排阻反相高效液相层析组合( )$,"0&2 *(8& &))0,*($-/-2 9: ;:<=)、离子交换与 9: ;:<=组合、 3> ?与 @7?9: ;:<=组合、 9: ;:<=与毛细管电泳组合、金属亲和层析与毛细管电泳组合等。质谱是 蛋白质鉴定的核心技术之一,可用于测定蛋白质的相对分子质量和短肽的氨基酸序列。蛋白质芯片技术 的发展可望为蛋白质组的研究提供新的技术。 !!蛋白质组计划是国际性的庞大工程,国际间的合作与交流可极大限度地促进这一项伟大工程的完成。 生物信息学已经成为生命科学的有机组成部分。数据库、计算机网络和应用软件已经成为蛋白质组学的 三大有力支撑。这些都将大大促进蛋白质组学的发展,加速此宏伟计划的完成。 !"##$%& ! ! "#$%&’() &))&(%’*++, -*#%’.’-*%& ’( *++ .&++/+*# -#$.&))&) *(0 1*2& 3*(, 0’44&#&(% 5’$+$6’.*+ 4/(.7 %’$()8 9++ (*%/#*+ -#$%&’() *#& .$()%#/.%&0 5, %1& )*3& )&% $4 :; !7*3’($ *.’0),<’%1 %1& &=.&-%’$( $4 6+,.’(&,%1& $(+, > *3’($ *.’0 <1’.1 &=’)%) ’( (*%/#*+ -#$%&’()8 9..$#0’(6 %$ %1& -$+*#’%, $4 %1& )’0& .1*’() ’( %1&)& *3’($ *.’0),*3’($ *.’0) .*( 5& .+*))’4’&0 *) (&/%#*+(($(7-$+*# 1,0#$-1$5’. *(0 -$+*# 1,0#$-1$5’.),5*)’. *(0 *.’0’. *3’($ *.’0)8 ! ! ?1& -#’3*#, )%#/.%/#&) $4 -#$%&’() #&4&# %$ %1& )&@/&(.&) $4 %1& *3’($ *.’0)8 ?1& *3’($ *.’0) ’( * -$+,-&-%’0& *#& +’(A&0 5, -&-%’0& 5$(0)8 ?1& -&-%’0& 5$(0 ’) -+*(*#( -&-%’0& -+*%&)5&.*/)& %1& B—C 5$(0 1*) -*#%’*+ 0$/5+&75$(0 .1*#*.% 9/%$3*%&0 D03*( 0&6#*0*%’$( ’) &3-+$,&0 %$ )&7 @/&(.& -#$%&’()8 ?1& )&.$(0*#, )%#/.%/#&) $4 -#$%&’() #&4&# %$ %1& .$(4$#3*%’$( *0$-%&0 5, +$.*+ #&7 第二章 !蛋!白!质"! !"#$% #& ’() *#+,*)*’"-) .(/"$%0 1() 2/3#4 )+)2)$’% #& %).#$-/4, %’45.’54)% /4) ’() !6()+"7,’() "6 %’4/$-,’() "6’54$,/$-’() 4/$-#2 .#"+0 8,-4#!)$ 9#$-% /4) ’() 2/3#4 +"$:/!)%  %’/9"+";"$! ’() %’45.’54)%0 <#’"& 4)&)4%

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点击次数:  更新时间:2016-11-28 09:28:52  【打印此页】  【关闭