第3章：蛋白质和蛋白质组学研究技术 Casein2+ Caseir Lactoglobulin 0000 16,000 30,000 Mass/charge 奶汁是所有哺乳动物的营养源。奶汁含有不同蛋白质。用MALDI-TOF质谱技术研究奶 汁的蛋白质组成，依靠它们的质量/电荷比将奶汁蛋白质各组分分开。 几乎在所有的生物过程中，蛋白质都起关键作用。蛋白质参与生物反应的催化、细胞信 号传递、和生物结构支持等。它执行各种各样生物功能的基础是生物体内有成千上万种蛋白 质，每种蛋白质度能折叠成独特的三维结构，从而与一种或几种分子相互作用。生物化学的 主要目标之一是确定氨基酸序列如何决定蛋白质构型，从而决定蛋白质功能。生物化学的其 它目标是了解各种蛋白质与底物或其他分子结合进而介导催化、能量和信息转导的机制。 这些研究的第一个工作常常是对目标蛋白进行纯化。根据蛋白质溶解度、大小、电荷、 和结合能力上的差异进行蛋白质分离。纯化蛋白可以用来测定氨基酸序列。自动多肽测序和 重组DNA技术提供了大量的氨基酸序列数据（你可以在公共数据库上查询、下载相关蛋白 质的氨基酸序列)。有很多蛋白质序列是从基因组序列推测的。如果纯化蛋白质序列已经列 在数据库中，研究工作就比较容易做。你只要测定一小段肽序，与数据库进行比较即可。另 外也可以进行分子质量比对，看看与数据库推测的质量是否吻合。质谱是确定蛋白质质量的 有效技术。 为了了解一个蛋白质的生理学背景，有必要制备出该蛋白质的抗体。利用抗体确定蛋白 质在活体内的位置、测定其含量。可以大量制备能够确定特异蛋白质的单克隆抗体。这些抗 体能够用于检测分离状态的蛋白质和存在于细胞状态下的蛋白质，并进行蛋白质定量。可以 用化学方法合成多肽和蛋白质，这样制造的蛋白质可用于研究，也可满足高纯度药用蛋白的 需求。最后，X射线晶体衍射技术和NMR谱是现在阐明蛋白质三维结构的主要技术。而蛋 白质三维结构是决定蛋白质功能的关键因素。 用一系列生理和化学技术对蛋白质进行的研究极大地促进了我们对生命分子基础的了 解。这些技术的应用使我们有可能在分子水平上攻克挑战性最大的生物学问题。 蛋白质组是基因组的功能表达形式 有很多生物的全基因组序列已经阐明。例如，蛔虫(Caenorhabiditis elegans)的基因组 有9700万碱基对，编码19000种蛋白质；果蝇基因组有1亿8千万碱基对，编码14000种 蛋白质。人的全基因组序列有30亿碱基对，编码25000种蛋白质。但是这些基因组序列就 像一个汽车的零配件清单一不能提供各个零配件所在位置以及各零配件所起的作用。于是 就产生了一个新领域，即蛋白质组，能够提供相应的功能信息。蛋白质组包括功能蛋白质种第 3 章：蛋白质和蛋白质组学研究技术 奶汁是所有哺乳动物的营养源。奶汁含有不同蛋白质。用 MALDI-TOF 质谱技术研究奶 汁的蛋白质组成，依靠它们的质量/电荷比将奶汁蛋白质各组分分开。 几乎在所有的生物过程中，蛋白质都起关键作用。蛋白质参与生物反应的催化、细胞信 号传递、和生物结构支持等。它执行各种各样生物功能的基础是生物体内有成千上万种蛋白 质，每种蛋白质度能折叠成独特的三维结构，从而与一种或几种分子相互作用。生物化学的 主要目标之一是确定氨基酸序列如何决定蛋白质构型，从而决定蛋白质功能。生物化学的其 它目标是了解各种蛋白质与底物或其他分子结合进而介导催化、能量和信息转导的机制。 这些研究的第一个工作常常是对目标蛋白进行纯化。根据蛋白质溶解度、大小、电荷、 和结合能力上的差异进行蛋白质分离。纯化蛋白可以用来测定氨基酸序列。自动多肽测序和 重组 DNA 技术提供了大量的氨基酸序列数据（你可以在公共数据库上查询、下载相关蛋白 质的氨基酸序列）。有很多蛋白质序列是从基因组序列推测的。如果纯化蛋白质序列已经列 在数据库中，研究工作就比较容易做。你只要测定一小段肽序，与数据库进行比较即可。另 外也可以进行分子质量比对，看看与数据库推测的质量是否吻合。质谱是确定蛋白质质量的 有效技术。 为了了解一个蛋白质的生理学背景，有必要制备出该蛋白质的抗体。利用抗体确定蛋白 质在活体内的位置、测定其含量。可以大量制备能够确定特异蛋白质的单克隆抗体。这些抗 体能够用于检测分离状态的蛋白质和存在于细胞状态下的蛋白质，并进行蛋白质定量。可以 用化学方法合成多肽和蛋白质，这样制造的蛋白质可用于研究，也可满足高纯度药用蛋白的 需求。最后，x-射线晶体衍射技术和 NMR 谱是现在阐明蛋白质三维结构的主要技术。而蛋 白质三维结构是决定蛋白质功能的关键因素。 用一系列生理和化学技术对蛋白质进行的研究极大地促进了我们对生命分子基础的了 解。这些技术的应用使我们有可能在分子水平上攻克挑战性最大的生物学问题。 蛋白质组是基因组的功能表达形式 有很多生物的全基因组序列已经阐明。例如，蛔虫（Caenorhabiditis elegans）的基因组 有 9700 万碱基对，编码 19000 种蛋白质；果蝇基因组有 1 亿 8 千万碱基对，编码 14000 种 蛋白质。人的全基因组序列有 30 亿碱基对，编码 25000 种蛋白质。但是这些基因组序列就 像一个汽车的零配件清单——不能提供各个零配件所在位置以及各零配件所起的作用。于是 就产生了一个新领域，即蛋白质组，能够提供相应的功能信息。蛋白质组包括功能蛋白质种