系统生物学与蛋白质组学Introduction to systematic biology & proteomics蛋白质组学PPT课件系统生物学蛋白质组学PPT课件系统生物学蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件基因组学与人类基因组计划1984年，由美国能源部发起$530万1988年，NIH，詹姆斯沃森，1992年，柯林斯1990年，美国能源部、NIH$30亿1998年，Celera GenomicsJ. Craig Venter，陈奕雄1999年，中国加入1%，第3号染色体上3000万个碱基对2000年6月26日，工作草图完成蛋白质组学PPT课件转录组与基因芯片广义：一个细胞、组织或生物体中出现的所有RNA的总和，包括mRNA、rRNA、tRNA及非编码RNA；狭义：mRNA1991年Fodor第一张芯片1994年Affymetrix第一张商业化芯片蛋白质组学PPT课件代谢组学metabonomics/metabolomics效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。1999年，英国帝国理工大学Jeremy Nicholson蛋白质组学PPT课件生物信息学生物信息学蛋白质组学PPT课件蛋白质组与人类蛋白质组计划由澳大利亚学者Wilkins和Willian于1994年提出。人类蛋白质组计划：血液、脑、肝蛋白质组学PPT课件蛋白质组学定义蛋白质组学定义蛋白质组学定义（蛋白质组学定义（proteome)proteome) 一个基因组，一个细胞或组织，一种生物在一定时间，一定条件下所表达的全部蛋白组成，存在形式，活动方式及时空动态。为什么除基因组学外还要研究蛋白质组学：为什么除基因组学外还要研究蛋白质组学： （1）蛋白质是功能的执行者。 （2）基因组与蛋白质组不一样：转录后的选择性剪切，翻译后的修饰等等，导致蛋白质组远比基因组复杂。 （3）与基因组相比，蛋白质组具有以下特点：多样性，无限性，动态性，相互作用，时空变化，需要多种技术，组学间的互助蛋白质组学PPT课件蛋白质组学研究内容蛋白质组学研究内容蛋白质的表达模式蛋白质的表达模式 （1 1）生理、病理或不同发育状态下蛋白质组表达差异蛋白质信息库。）生理、病理或不同发育状态下蛋白质组表达差异蛋白质信息库。 （2 2）蛋白质及其组成质点的分离、分析、鉴定。）蛋白质及其组成质点的分离、分析、鉴定。蛋白质的功能模式蛋白质的功能模式 （1 1）蛋白质结构分析。）蛋白质结构分析。 （2 2）蛋白之间相互作用，翻译后修饰，细胞定位等。）蛋白之间相互作用，翻译后修饰，细胞定位等。蛋白质组学PPT课件蛋白质组学研究内容蛋白质组学研究内容蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件蛋白质组学研究的基本技术蛋白质组学研究的基本技术蛋白分离技术：蛋白分离技术： （1 1）经典双向电泳方法）经典双向电泳方法 （2 2）DIGEDIGE （3 3）SILACSILAC （4 4）iTRAQiTRAQ质谱技术质谱技术: : 蛋白鉴定、翻译后修饰（磷酸化、糖基化）蛋白鉴定、翻译后修饰（磷酸化、糖基化）蛋白质组学PPT课件1 1：常规双向电泳：常规双向电泳双向电泳基本原理：双向电泳基本原理： 双向电泳(Two-dimensional electrophoresis)的基本原理是利用蛋白质的等电点（pI)和分子量(Mr)不同而分离蛋白质：第一向电泳等电聚焦（Isoelectric Focusing，IEF）根据蛋白质的等电点不同将蛋白质分离，第二向电泳十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis, SDSPAGE）利用蛋白质的分子量大小不同将蛋白质分离。 蛋白质组学PPT课件双向电泳流程双向电泳流程 基于基于2D-PAGE2D-PAGE的经典定量分的经典定量分析方法。析方法。 1 1、样品准备、样品准备和定量：和定量：抽提对照组和各种不同实验组的蛋白质。 2 2、蛋白质分、蛋白质分离：离：蛋白质经过2D-PAGE分离后染色（银染、考染等）。 3、蛋白质的、蛋白质的定性与定量分定性与定量分析：析：通过与对照组相Image Master 7.0分析出实验组中差异点，质谱鉴定差异点蛋白质,同时应用软件分析出其表达量的变化。蛋白质组学PPT课件2 2：DIGEDIGE DIGEDIGE荧光定量方法流程图荧光定量方法流程图. . 1 1、样品准备、样品准备：提取对照组和不同实验组的蛋白质,定量,cy3和cy5交叉标记，同时将所有实验组与对照组的样品等量混合后cy2标记，作为内标。 2 2、蛋白质分离：、蛋白质分离：等量混合三种荧光素标记后的蛋白质，2D-PAGE电泳分离，荧光显色。 3 3、蛋白质定量分析：、蛋白质定量分析：Image Master 7.0（DIGE)分析同一蛋白质不同处理后的表达量变化。蛋白质组学PPT课件3: 3: 化学标记法化学标记法iTRAQiTRAQ iTRAQ法。 1：样本经过不同处理后，提取蛋白质; 2：蛋白质经过还原，封闭后胰蛋白酶酶切; 3：肽段混合物分别用不同的iTRAQ标记; 4：等量混合各种iTRAQ试剂标记的肽段; 5：MS/MS质谱检测及分析。蛋白质组学PPT课件4: SILAC4: SILAC SILAC法。细胞培养条件下稳定同位素标记技术(Stable isotope labeling with amino acids in cell culture，SILAC) 1、标记：在缺乏Lys和Arg的培养基中添加Lys和Arg的同位素Lys(D4或13C6 15N4)、Arg(13C6,或13C6 15N4)等培养细胞，使蛋白质被标记成“中型”或“重型”； 2、细胞处理，如药物处理； 3、细胞裂解、提取蛋白质； 4、等量混合对照与处理组蛋白质、SDS-PAGE电泳、染色； 5、割取蛋白质条带，胰蛋白酶消化，质谱分析。蛋白质组学PPT课件Mass Spectrometry: Methods & Theory蛋白质组学PPT课件Mass SpectrometryAnalytical method to measure the molecular or atomic weight of samples蛋白质组学PPT课件Peptide Mass Fingerprinting (PMF)蛋白质组学PPT课件Mass Spec PrinciplesIonizerIonizerSample+_Mass AnalyzerMass AnalyzerDetectorDetector蛋白质组学PPT课件m/z ratio:Molecular weight divided by the charge on this proteinAll proteins are sorted based on a mass to charge ratio (m/z)蛋白质组学PPT课件Typical Mass SpectrumaspirinRelative Relative AbundanceAbundance120 m/z-for singlysingly charged ion this is the mass蛋白质组学PPT课件Resolution in MS蛋白质组学PPT课件Resolution in MSQTOF783.455784.465785.475783.6蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件Soft Ionization Methods337 nm UV laserMALDIcyano-hydroxycinnamic acidGold tip needleFluid (no salt)ESI+_蛋白质组学PPT课件Query (MALDI) Spectrum500 1000 1500 2000 25006982098119910076094502211 (trp)1940 (trp)蛋白质组学PPT课件Query vs. DatabaseQuery Masses Database Mass List Results450.2017 (P21234) 609.2667 (P12345) 664.3300 (P89212) 1007.4251 (P12345)1114.4416 (P89212)1183.5266 (P12345)1300.5116 (P21234) 1407.6462 (P21234)1526.6211 (P89212)1593.7101 (P89212) 1740.7501 (P21234) 2098.8909 (P12345)450.2201609.3667698.31001007.53911199.49162098.99092 Unknown masses1 hit on P212343 hits on P12345Conclude the queryprotein is P12345蛋白质组学PPT课件Database searchtheoreticalexperimentalMascotProtein IDPeptIdent (ExPasy)Mascot (Matrix Science)MS-Fit (Prospector; UCSF)ProFound (Proteometrics)MOWSE (HGMP) Human Genome Mapping Project蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件MASCOT蛋白质组学PPT课件MASCOT蛋白质组学PPT课件Application of Proteomics in Cancer ResearchA example蛋白质组学PPT课件蛋白质组学PPT课件