蛋白質組學

蛋白質組學(英語:proteomics,又譯作蛋白質體學),是對蛋白質特別是其結構和功能的大規模研究,是在90年代初期,由Marc Wikins和學者們首先提出的新名詞。
蛋白質組(Proteome)一詞,源于蛋白質(protein)與 基因組(genome)兩個詞的組合,意指“一種基因組所表達的全套蛋白質”,即包括一種細胞乃至一種生物所表達的全部蛋白質。蛋白質組學本質上指的是在大規模水平上研究蛋白質的特征,包括蛋白質的表達水平,翻譯后的修飾,蛋白與蛋白相互作用等,由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發生,細胞代謝等過程的整體而全面的認識,這個概念最早是由Marc Wilkins 在1994年提出的。


    蛋白質組學技術

    蛋白質組學技術的發展已經成為現代生物技術快速發展的重要支撐,并將引領生物技術取得關鍵性的突破。為幫助生命科學領域的工作者全面掌握蛋白質組學的技術與方法、實驗難點與關鍵點、研究前沿與熱點,本技術平臺將為客戶提供蛋白組學技術服務,包括雙向凝膠電泳、等電聚焦、生物質譜分析及非凝膠技術。

    雙向凝膠電泳

    雙向凝膠電泳的原理是第一向基于蛋白質的等電點不同用等電聚焦分離,第二向則按分子量的不同用SDS-PAGE分離,把復雜蛋白混合物中的蛋白質在二維平面上分開。由于雙向電泳技術在蛋白質組與醫學研究中所處的重要位置,它可用于蛋白質轉錄及轉錄后修飾研究,蛋白質組的比較和蛋白質間的相互作用,細胞分化凋亡研究,致病機制及耐藥機制的研究,療效監測,新藥開發,癌癥研究,蛋白純度檢查,小量蛋白純化,新替代疫苗的研制等許多方面。近年來經過多方面改進已成為研究蛋白質組的最有使用價值的核心方法。

    等電聚焦

    等電聚焦(isoelectric focusing,IEF)是60年代中期問世的一種利用有pH梯度的介質分離等電點不同的蛋白質的電泳技術。等電聚焦凝膠電泳依據蛋白質分子的靜電荷或等電點進行分離,等電聚焦中,蛋白質分子在含有載體兩性電解質形成的一個連續而穩定的線性pH梯度中電泳。載體兩性電解質是脂肪族多氨基多羧酸,在電場中形成正極為酸性,負極為堿性的連續的pH梯度。蛋白質分子在偏離其等電點的pH條件下帶有電荷,因此可以在電場中移動;當蛋白質遷移至其等電點位置時,其靜電荷數為零,在電場中不再移動,據此將蛋白質分離。

    生物質譜

    生物質譜技術是蛋白質組學研究中最重要的鑒定技術,其基本原理是樣品分子離子化后,根據不同離子之間的荷質比(M/E)的差異來分離并確定分子量。對于經過雙向電泳分離的目標蛋白質用胰蛋白酶酶解(水解Lys或Arg的-C端形成的肽鍵)成肽段,對這些肽段用質譜進行鑒定與分析。目前常用的質譜包括兩種:基質輔助激光解吸電離-飛行時間質譜(MALDI-TOF-MS)和電噴霧質譜(ESI- MS)。

    飛行時間質譜

    MALDI 的電離方式是 Karas和Hillenkamp于1988年提出。MALDI的基本原理是將分析物分散在基質分子(尼古丁酸及其同系物)中并形成晶體,當用激光(337nm的氮激光)照射晶體時,基質分子吸收激光能量,樣品解吸附,基質-樣品之間發生電荷轉移使樣品分子電離。它從固相標本中產生離子,并在飛行管中測定其分子量,MALDI-TOF-MS一般用于肽質量指紋圖譜,非??焖伲看畏治鲋恍?~5min),靈敏(達到fmol水平),可以精確測量肽段質量,但是如果在分析前不修飾肽段,MALDI-TOF-MS不能給出肽片段的序列。

    電噴霧質譜(ESI-MS)

    ESI- MS是利用高電場使質譜進樣端的毛細管柱流出的液滴帶電,在N2氣流的作用下,液滴溶劑蒸發,表面積縮小,表面電荷密度不斷增加,直至產生的庫侖力與液滴表面張力達到雷利極限,液滴爆裂為帶電的子液滴,這一過程不斷重復使最終的液滴非常細小呈噴霧狀,這時液滴表面的電場非常強大,使分析物離子化并以帶單電荷或多電荷的離子形式進入質量分析器。ESI-MS從液相中產生離子,一般說來,肽段的混合物經過液相色譜分離后,經過偶聯的與在線連接的離子阱質譜分析,給出肽片段的精確的氨基酸序列,但是 分析時間一般較長。
    目前,許多實驗室兩種質譜方法連用,獲得有意義的蛋白質的肽段序列,設計探針或引物來獲得有意義的基因。隨著蛋白質組研究的深入,又有多種新型質譜儀出現,主要是在上述質譜儀的基礎上進行改進與重新組合。