普通高等教育 “十三五”规划教材 Bioinformatics 生物信息学 生物信息学 Bioinformatics 司#年，长上 第六章：蛋白质组学
第六章：蛋白质组学 普通高等教育 “十三五”规划教材 生物信息学 Bioinformatics
概念 蛋白质组学proteomics,是以蛋白质组为研究对象，研究细 胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。 G ANTGEN DISULFIDE BIDING SITE ANTIGEN
概念 蛋白质组学proteomics，是以蛋白质组为研究对象，研究细 胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学
第一节蛋白质组学概述 一、蛋白质组学的产生 切生命活动的实际实施者是蛋白质，蛋白质组学的目标是阐明 蛋白质的结构、功能和蛋白质相互作用的机理 1.转录 Enhance mRNA RNA Silencer Repressor Activator 氧恭酸 RNA聚合而 mi RNA Enhance Enhance Activator 2 那枝特体 风密码 言■复超■自小 Activator 蛋白 250 RNA 栽非截 珍肽枝 110 细能被膜 60 150 2.被译 80 TATA-biding B Coding 核糖体 RNA region 马子 protein polymerase mRNA 拿象管星爱冒口量 TATA box Core promoter
第一节 蛋白质组学概述 一、蛋白质组学的产生 一切生命活动的实际实施者是蛋白质，蛋白质组学的目标是阐明 蛋白质的结构、功能和蛋白质相互作用的机理
基因组学的成就 基因组学，genomics, 研究生物基因组和如何利用 基因的一门科学。 结构基因组学：全基因组测序 功能基因组学：基因功能鉴定 "岛雪智战 空4 +巴后是行马 M12M112LT62 Cell type 备密1 型
基因组学的成就 基因组学， genomics，研究生物基因组和如何利用 基因的一门科学。 结构基因组学：全基因组测序 功能基因组学：基因功能鉴定
基因组学的局限 基因组学推测的大量蛋白功能未知 ● 蛋白功能只能依靠同源基因分析类推和预测 ● 一个基因并不代表唯一一种蛋白 一个蛋白在转录、翻译、折叠、修饰中可能有无 限变化 蛋白质无法PCR扩增，无法大规模自动化测序
基因组学的局限 ⚫ 基因组学推测的大量蛋白功能未知 ⚫ 蛋白功能只能依靠同源基因分析类推和预测 ⚫ 一个基因并不代表唯一一种蛋白 ⚫ 一个蛋白在转录、翻译、折叠、修饰中可能有无 限变化 ⚫ 蛋白质无法PCR扩增，无法大规模自动化测序
核酸和蛋白的直观对比 MW:340D MW:128D Amino acid 3 attachment site Hydrogen bonds between paired bases 70-90NT MW:3.9-4.5MD MW:30KD
核酸和蛋白的直观对比 MW：340D MW：128D 70-90 NT MW：30KD MW： 3.9-4.5MD
二、蛋白质组学的研究内容 结构蛋白质组学 对所有蛋白质的结构（1级、2级、3级、4级)进行测定、分析、预测 表达蛋白质组学 对所有蛋白质进行分离、识别和定位，构建全蛋白质表达谱 功能蛋白质组学 研究蛋白质的翻译后修饰、结构、定位和表达与功能间的关系，构建蛋 白质功能网络 1、蛋白质的分离与鉴定 2、蛋白质互作或蛋白质复合体研究 3、蛋白质翻译后修饰分析 4、蛋白质功能鉴定研究 5、蛋白质复合体整体结构分
二、蛋白质组学的研究内容 结构蛋白质组学 对所有蛋白质的结构（1级、2级、3级、4级）进行测定、分析、预测 表达蛋白质组学 对所有蛋白质进行分离、识别和定位，构建全蛋白质表达谱 功能蛋白质组学 研究蛋白质的翻译后修饰、结构、定位和表达与功能间的关系，构建蛋 白质功能网络 1、蛋白质的分离与鉴定 2、蛋白质互作或蛋白质复合体研究 3、蛋白质翻译后修饰分析 4、蛋白质功能鉴定研究 5、蛋白质复合体整体结构分析
三、蛋白质组学研究的技术手段 。X射线衍射 Intact cell or tissue 。冷冻电镜 Cell lysis 2-D gel Mixture of 。核磁共振 image proteins Protein LC profle 2-D gels 处 Protein LC Extract Collect 。质谱分析 spot faction Trypsin digeston Individual protein Differential Peptide 。双向电泳 LC profile label LC profile Trypsin Trypsin digeston d gestion Mixture of peptides Electrospray Electrospray or MALDI or MALDI Mass Mass spectrum Gas-phase fragmentation MS/MS Protein spectrum Quantitative Identification Compe8佬ftd%
三、蛋白质组学研究的技术手段 ⚫ X射线衍射 ⚫ 冷冻电镜 ⚫ 核磁共振 ⚫ 质谱分析 ⚫ 双向电泳
第二节蛋白质的大规模分离鉴定技术 一、蛋白质二维电泳-质谱技术 (一)蛋白质二维电泳技术2-DE First Dimension: Second Dimension: Denaturing isoelectric SDS polyacrylamide focusing in presence of urea.Nonidet NP-40 gel rod rebuffered gel electrophoresis in discontinuous gradient gel in vertical gel rod in SDS buffer sample pH 3 e PH 10 pH 10 IEF SDS-PAGE 田 Separation acc.to Separation acc.to Isoelectric Points (charge) Molecular Weight(mass)
第二节 蛋白质的大规模分离鉴定技术 一、蛋白质二维电泳-质谱技术 （一）蛋白质二维电泳技术2-DE IEF SDS-PAGE
蛋白质的结构 (a)Primary structure 蛋白质是两性电解质，在不同PH下所 Carboxyl end 带的电荷不同：等电聚焦EF 蛋白质的分子量和分子形状不同，电 (b)Secondary structure 泳迁移率不同：SDS-PAGE Amino Acid 片 0 Hydrogen bonds between o helix N -C- amino acids at different 0-H locations in polypeptide chain H-C-H Pleated sheet (c)Tertiary structure (d)Quaternary structure H Heme B R Heme group B polypeptide
蛋白质的结构 蛋白质是两性电解质，在不同PH下所 带的电荷不同：等电聚焦IEF 蛋白质的分子量和分子形状不同，电 泳迁移率不同：SDS-PAGE