蛋白质组学

维基百科,自由的百科全书
跳到导航 跳到搜索
在样品载体上,基质辅助激光解吸/电离(MALDI)质谱法样品的的机械手准备。

蛋白质组学英语:proteomics,又譯作蛋白質體學),是對蛋白质特别是其结构和功能的大规模研究,是在90年代初期,由Marc Wikins和學者們首先提出的新名詞。更重要的是,基因组是相当稳定的实体,而蛋白质组通过与基因组的相互作用而不断发生着改变。一个生命体在其机体的不同部分以及生命周期的不同阶段,其蛋白表达可能存在巨大的差异。

蛋白质组是由有机体或系统产生或修饰的整套蛋白质。 这随着时间和细胞或有机体经历的不同要求或压力而变化[1]。蛋白质组学是一个跨学科的领域,它从人类基因组计划的遗传信息中受益匪浅[2],它还涵盖了新兴的科学研究和从细胞内蛋白质组成,结构和其独特活动模式的整体水平探索蛋白质组学。它是功能基因组学的重要组成部分。

蛋白质组学研究的关键技术包括质谱分析、X射线晶体学核磁共振凝胶电泳

有两种蛋白质组学方法:活体样品研究和重组蛋白合成。在第二种情形下,用遗传工程方法来克隆待合成的DNA模板,以及把这些基因剪切到宿主细胞(典型的是细菌)中,后者被培养用于大规模蛋白表达。

接着,被合成蛋白需要被从宿主细胞中提取和纯化。纯化的蛋白随后通过结晶(及X-射线晶体衍射)或核磁共振来确定其结构。

问题的复杂性[编辑]

基因组学转录组学之后,蛋白质组学是在生物系统研究的下一个步骤。它是比基因组更为复杂,因为生物的基因组或多或少还是恒定的,但是蛋白质是细胞和细胞各不相同,并且在时间上各不相同。在不同的细胞类型中独特的基因被表达,这意味着在细胞中所产生的即使是基本的蛋白质组也需要被鉴定。

过去这种现象是通过RNA分析完成的,但发现它与蛋白质含量不相关[3][4]。现在已知mRNA并不总是翻译成蛋白质[5],并且对于给定量的mRNA产生的蛋白质的量取决于它从中转录的基因和细胞的当前生理状态。蛋白质组学证实了蛋白质的存在并提供了存在量的直接量度。

后翻译修饰[编辑]

不仅不同的mRNA翻译成不同的蛋白质,而且很多蛋白质被翻译后也在细胞中会有非常多样的化学修饰。这些化学修饰都对蛋白质的功能非常关键。

磷酸化修饰[编辑]

这是一种最为常见的后翻译修饰。例如在很多细胞信号通路中,很多的生物酶以及结构蛋白都有磷酸化修饰,以此可以被更多其它的蛋白质识别。这种修饰常常发生在serine和threonine氨基酸上。[6]

泛素化修饰[编辑]

该修饰可通过E3泛素链接酶来进行。被泛素化修饰的蛋白通常会被细胞进一步降解。这是一种很基本的蛋白调控基理。如果知道所有的被哪类泛素链接酶修饰的蛋白家族,那么通过研究细胞中各种泛素链接酶的表达水平可以间接的推导出细胞中对应蛋白的表达水平。

其它修饰[编辑]

还有很多其它的重要的修饰,例如甲基化修饰,乙酰基化修饰,单糖化修饰,氧化修饰,硝基化修饰等。

期刊[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ Anderson, Johnathon D.; Johansson, Henrik J.; Graham, Calvin S.; Vesterlund, Mattias; Pham, Missy T.; Bramlett, Charles S.; Montgomery, Elizabeth N.; Mellema, Matt S.; Bardini, Renee L. Comprehensive Proteomic Analysis of Mesenchymal Stem Cell Exosomes Reveals Modulation of Angiogenesis via Nuclear Factor-KappaB Signaling. Stem Cells. 2016-03-01, 34 (3): 601–613. ISSN 1549-4918. PMID 26782178. doi:10.1002/stem.2298 (英语). 
  2. ^ Hood, Leroy; Rowen, Lee. The human genome project: big science transforms biology and medicine. Genome Medicine. 2013-09-13, 5 (9): 79. PMC 4066586. PMID 24040834. doi:10.1186/gm483 (英语). 
  3. ^ Simon Rogers; Mark Girolami; Walter Kolch; Katrina M. Waters; Tao Liu; Brian Thrall; H. Steven Wiley. Investigating the correspondence between transcriptomic and proteomic expression profiles using coupled cluster models. Bioinformatics. 2008, 24 (24): 2894–2900. PMC 4141638. PMID 18974169. doi:10.1093/bioinformatics/btn553. 
  4. ^ Vikas Dhingraa; Mukta Gupta; Tracy Andacht; Zhen F. Fu. New frontiers in proteomics research: A perspective. International Journal of Pharmaceutics. 2005, 299 (1–2): 1–18. PMID 15979831. doi:10.1016/j.ijpharm.2005.04.010. 
  5. ^ Buckingham, Steven. The major world of microRNAs. May 2003 [2009-01-14]. 
  6. ^ Olsen JV, Blagoev B, Gnad F, Macek B, Kumar C, Mortensen P, Mann M; Blagoev; Gnad; Macek; Kumar; Mortensen; Mann. Global, in vivo, and site-specific phosphorylation dynamics in signaling networks. Cell. 2006, 127 (3): 635–648. PMID 17081983. doi:10.1016/j.cell.2006.09.026. 

参见[编辑]

蛋白质数据库
研究中心

外部链接[编辑]

Wikibooks-logo.svg
您可以在維基教科書中查找此百科条目的相關電子教程: