史上首次定量檢測完整人類蛋白質組

在一項新的研究中，來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院和美國系統(tǒng)生物學研究所等機構的研究人員開發(fā)出靶向識別和可重復地定量預測的人類蛋白質組中所有蛋白質的高度特異性質譜檢測方法匯編目錄，包括許多剪接變異體、非同義突變和翻譯后修飾。利用一種被稱作選擇性反應監(jiān)控的技術，研究人員利用166174種已被充分了解的化學合成蛋白特征性肽開發(fā)出這些檢測方法。相關研究結果發(fā)表在2016年7月28日cell期刊上。論文第一作者為來自美國系統(tǒng)生物學研究所的博士。論文通信作者為來自美國系統(tǒng)生物學研究所的教授和來自瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的教授。這將?將有助于公平地開展重點的、假設驅動的和大型蛋白質組規(guī)模的研究。研究人員期待這一資源將極大地加快基于蛋白質的實驗室生物學發(fā)展從而有助理解疾病轉化和健康軌跡，這是因為如今在理論上能夠鑒定和定量檢測出任何樣品中的任何人類蛋白。能夠可靠地和可重復性地檢測任何組織或細胞類型的人類蛋白質組中的任何一種蛋白在理解系統(tǒng)層次的性質以及正常生理下和患病時的特異性途徑方面引發(fā)變革。在教授實驗室中，研究團隊能夠利用srm方法產(chǎn)生并驗證了一種由高度特異性地靶向蛋白質組檢測方法組成的匯編目錄，而且通過這種廣泛獲取的、靈敏的和強健的靶向質譜方法srm，能夠定量檢測20，277種已被標注的人類蛋白中的99.7%。這種人類提供明確的檢測坐標來確定性地鑒別生物樣品中蛋白質特征性的肽。盡管2003年，人們成功地了完成人類基因組計劃，構建出所有人類基因的目錄，但是大多數(shù)蛋白質研究仍然聚焦在在繪制出人類基因組圖譜之前科學家們研究的蛋白中相對較小的一部分蛋白上。若要超越這種停滯不前的蛋白質-基因組學研究方法，就應需要為幾乎每種人類蛋白開發(fā)高度特異性的檢測方法。利用人類srmatlas等資源，測量任何一種人類蛋白質的前景如今變成現(xiàn)實。如今，人類srmatlas提供已經(jīng)過驗證的質譜檢測方法，這些檢測方法是基于一種統(tǒng)一的一致的檢測人類蛋白質組中幾乎每種蛋白的過程開發(fā)出的srm技術而開發(fā)的。這些檢測方法可快速地用于系統(tǒng)生物學和生物醫(yī)學研究中以便高度靈敏地和高度選擇性地鑒定和定量檢測任何一種人類蛋白，以及指導完整的蛋白質圖譜繪制來了解它們的生物學功能。個人化醫(yī)學獎依賴于分子特征來監(jiān)控人們的健康狀態(tài)，提供信號來鑒定健康軌跡發(fā)生的變化，以及首先在臨床試驗隨后在臨床實踐中提供信息來讓合適的患者匹配正確的藥物。這種人類計劃穩(wěn)步地將蛋白組學推到前沿，并且為蛋白質組學在癌癥登月計劃中發(fā)揮較大的作用添磚加瓦。

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蛋白質組學概念 隨著人類基因組計劃的實施和推進，生命科學研究已進入了后基因組時代。在這個時代，生命科學的主要研究對象是功能基因組學，包括結構基因組研究和蛋白質組研究等。盡管現(xiàn)在已有多個物 ...

一、蛋白質組學概念

隨著人類基因組計劃的實施和推進，生命科學研究已進入了后基因組時代。在這個時代，生命科學的主要研究對象是功能基因組學，包括結構基因組研究和蛋白質組研究等。盡管現(xiàn)在已有多個物種的基因組被測序，但在這些基因組中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因組中所采用的策略，如基因芯片、SAGE等，都是從細胞中mRNA的角度來考慮的，其前提是細胞中mRNA的水平反映了蛋白質表達的水平。但事實并不完全如此，從DNA、mRNA、蛋白質，存在三個層次的調控，即轉錄水平調控(Transcriptional control)，翻譯水平調控(Translational control)，翻譯后水平調控(Post-translational control )。從mRNA角度考慮，實際上僅包括了轉錄水平調控，并不能全面代表蛋白質表達水平。實驗也證明，組織中mRNA豐度與蛋白質豐度的相關性并不好，尤其對于低豐度蛋白質來說，相關性更差。更重要的是，蛋白質復雜的翻譯后修飾、蛋白質的亞細胞定位或遷移、蛋白質－蛋白質相互作用等則幾乎無法從mRNA水平來判斷。毋庸置疑，蛋白質是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對蛋白質結構和功能的研究將直接闡明生命在生理或病理條件下的變化機制。蛋白質本身的存在形式和活動規(guī)律，如翻譯后修飾、蛋白質間相互作用以及蛋白質構象等問題，仍依賴于直接對蛋白質的研究來解決。雖然蛋白質的可變性和多樣性等特殊性質導致了蛋白質研究技術遠遠比核酸技術要復雜和困難得多，但正是這些特性參與和影響著整個生命過程。

傳統(tǒng)的對單個蛋白質進行研究的方式已無法滿足后基因組時代的要求。這是因為：①生命現(xiàn)象的發(fā)生往往是多因素影響的，必然涉及到多個蛋白質。②多個蛋白質的參與是交織成網(wǎng)絡的，或平行發(fā)生，或呈級聯(lián)因果。③在執(zhí)行生理功能時蛋白質的表現(xiàn)是多樣的、動態(tài)的，并不象基因組那樣基本固定不變。因此要對生命的復雜活動有全面和深入的認識，必然要在整體、動態(tài)、網(wǎng)絡的水平上對蛋白質進行研究。因此在上世紀90年代中期，國際上產(chǎn)生了一門新興學科-蛋白質組學(Proteomics)，它是以細胞內(nèi)全部蛋白質的存在及其活動方式為研究對象?？梢哉f蛋白質組研究的開展不僅是生命科學研究進入后基因組時代的里程碑，也是后基因組時代生命科學研究的核心內(nèi)容之一。

國際上蛋白質組研究進展十分迅速，不論基礎理論還是技術方法，都在不斷進步和完善。相當多種細胞的蛋白質組數(shù)據(jù)庫已經(jīng)建立，相應的國際互聯(lián)網(wǎng)站也層出不窮。1996年，澳大利亞建立了世界上第一個蛋白質組研究中心：Australia Proteome Analysis Facility(APAF)。丹麥、加拿大、日本也先后成立了蛋白質組研究中心。在美國，各大藥廠和公司在巨大財力的支持下，也紛紛加入蛋白質組的研究陣容。去年在瑞士成立的GeneProt公司，是由以蛋白質組數(shù)據(jù)庫“SWISSPROT” 著稱的蛋白質組研究人員成立的，以應用蛋白質組技術開發(fā)新藥物靶標為目的，建立了配備有上百臺質譜儀的高通量技術平臺。2001年4月，在美國成立了國際人類蛋白質組研究組織(Human Proteome Organization, HUPO),隨后歐洲、亞太地區(qū)都成立了區(qū)域性蛋白質組研究組織，試圖通過合作的方式，融合各方面的力量，完成HGP。

人類基因組計劃

分類:醫(yī)療健康
問題描述:

人類基因組計劃現(xiàn)在進行的怎么樣了?自從宣布人類基因組草圖繪制完成后,就很久沒聽到這方面的報道了

解析:

■人類基因組計劃的研究現(xiàn)狀與展望------發(fā)表日期：2004年3月30日

一、研究現(xiàn)狀

1、人類基因組測序

1990年～1998年，人類基因組序列已完成和正在測序的共計約330Mb，占人基因組的11％左右；已識別出人類疾病相關的基因200個左右。此外，細菌、古細菌、支原體和酵母等17種生物的全基因組的測序已經(jīng)完成。

值得一提的是，企業(yè)與研究部門的攜手，將大大地促進測序工作的完成。美國的基因組研究所（The Institute of Genome Research, TIGR）與PE（Perkin-Elmar）公司合作建立新公司，三年內(nèi)投資2億美元，預計于2002年完成全序列的測定。這一進度將比美國 *** 資助的HGP的預定目標提前三年。美國加州的一家遺傳學數(shù)據(jù)公司(Incyte)宣布（1998年〕，兩年內(nèi)測定基因組中的蛋白質編碼序列以及密碼子中的單核苷酸的多態(tài)性，最后將繪制一幅人的10萬個基因的定位圖。與Incyte公司合作的HGS（Human Genome Science）公司的負責人宣稱，截止1998年8月，該公司已鑒定出10萬多個基因（人體基因約為12萬個），并且得到了95％以上基因的EST（expressed sequence tag）或其部分序列。

1998年9月14日美國國家人類基因組計劃研究所（NHGRI）和美國能源部基因組研究計劃的負責人在一次咨詢會議上宣布，美國 *** 資助的人類基因組計劃將于2001年完成大部分蛋白質編碼區(qū)的測序，約占基因組的三分之一，測序的差錯率不超過萬分之一。同時還要完成一幅“工作草圖”，至少覆蓋基因組的90％，差錯率為百分之一。2003年完成基因組測序，差錯率為萬分之一。這一時間表顯示，計劃將比開始的目標提前兩年完成。

2、疾病基因的定位克隆

人類基因組計劃的直接動因是要解決包括腫瘤在內(nèi)的人類疾病的分子遺傳學問題。6000多個單基因遺傳病和多種大面積危害人類健康的多基因遺傳病的致病基因及相關基因，代表了對人類基因中結構和功能完整性至關重要的組成部分。所以，疾病基因的克隆在HGP中占據(jù)著核心位置，也是計劃實施以來成果最顯著的部分。

在遺傳和物理作圖工作的帶動下，疾病基因的定位、克隆和鑒定研究已形成了，從表位→蛋白質→基因的傳統(tǒng)途徑轉向“反求遺傳學”或“定位克隆法”的全新思路。隨著人類基因圖的構成，3000多個人類基因已被精確地定位于染色體的各個區(qū)域。今后，一旦某個疾病位點被定位，就可以從局部的基因圖中遴選出相關基因進行分析。這種被稱為“定位候選克隆”的策略，將大大提高發(fā)現(xiàn)疾病基因的效率。

3、多基因病的研究

目前，人類疾病的基因組學研究已進入到多基因疾病這一難點。由于多基因疾病不遵循孟德爾遺傳規(guī)律，難以從一般的家系遺傳連鎖分析取得突破。這方面的研究需要在人群和遺傳標記的選擇、數(shù)學模型的建立、統(tǒng)計方法的 改進等方面進行艱苦的努力。近來也有學者提出，用比較基因表達譜的方法來識別疾病狀態(tài)下基因的激活或受抑。實際上，“癌腫基因組解剖學計劃（Cancer Genome Anatomy Project,CGAP”就代表了在這方面的嘗試。

4、中國的人類基因組研究

國際HGP 研究的飛速發(fā)展和日趨激烈的基因搶奪戰(zhàn)已引起了中國 *** 和科學界的高度重視。在 *** 的資助和一批高水平的生命科學家?guī)ьI下，我國已建成了一批實力較強的國家級生命科學重點實驗室，組建了北京、上海人類基因組研究中心。有了研究人類基因組的條件和基礎，并引進和建立了一批基因組研究中的新技術。中國的HGP在多民族基因保存、基因組多樣性的比較研究方面取得了令人滿意的成果，同時在白血病、食管癌、肝癌、鼻咽癌等易感基因研究方面亦取得了較大進展。

首先建立了寡核苷酸引物介導的人類高分辨染色體顯微切割和顯微基因克隆技術；已建立的17種染色體特異性DNA文庫和24種染色體區(qū)特異性DNA文庫及其探針；構建了人X染色體YAC圖譜，已完成了人X染色體Xp11.2-p21.3跨度的約35cM STS－YAC圖譜的構建；建立了YAC－cDNA篩選技術。

目前的研究工作還包括: 疾病和功能相關新基因的分離、測序和克隆的技術和方法學的創(chuàng)新研究；中國少數(shù)民族HLA分型研究及特種基因的分析； 人胎腦cDNA文庫的構建和新基因的克隆研究。

中國是世界上人口最多的國家，有56 個民族和極為豐富的病種資源，并且由于長期的社會封閉，在一些地區(qū)形成了極為難得的族群和遺傳隔離群，一些多世代、多個體的大家系具有典型的遺傳性狀，這些都是克隆相關基因的寶貴材料。但是，由于我國的HGP 研究工作起步較晚、底子薄、資金投入不足，缺乏一支穩(wěn)定的、高素質的青年生力軍， 我國的HGP 研究工作與國外近年來的驚人發(fā)展速度相比，差距還很大，并且有進一步加大的危險。如果我們在這場基因爭奪戰(zhàn)中不能堅守住自己的陣地，那么在21 世紀的競爭中我們又將處于被動地位：我們不能自由地應用基因診斷和基因治療的權力，我們不能自由地進行生物藥物的生產(chǎn)和開發(fā)，我們亦不能自由地推動其他基因相關產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

二、展望

1、生命科學工業(yè)的形成

由于基因組研究與制藥、生物技術、農(nóng)業(yè)、食品、化學、化妝品、環(huán)境、能源和計算機等工業(yè)部門密切相關，更重要的是基因組的研究可以轉化為巨大的生產(chǎn)力，國際上一批大型制藥公司和化學工業(yè)公司大規(guī)模紛紛投巨資進軍基因組研究領域，形成了一個新的產(chǎn)業(yè)部門，即生命科學工業(yè)。

世界上一些大的制藥集團紛紛投資建立基因組研究所。Ciba-Geigy 和Ssandoz合資組建了Novartis 公司，并斥資2.5億美元建立研究所，開展基因組研究工作。Smith Kline 公司花1.25億美元加快測序的進度，將藥物開發(fā)項目的25％建立在基因組學之上。Glaxo-Welle 在基因組研究領域投入4，700萬美元，將研究人員增加了一倍。

大型化學工業(yè)公司向生命科學工業(yè)轉軌。孟山都公司早在1985年就開始轉向生命科學工業(yè)。至1997年，該公司向生物技術和基因組研究的投入已高達66億美元。1998年4月，杜邦公司宣布改組成三個實業(yè)單位，由生命科學領頭。1998年5月，該公司又宣布放棄能源公司Conaco，將其改造成一家生命科學公司。Dow化學公司用9億美元購入Eli Lilly公司40％的股票，從事谷物和食品研究，后又成立了生命科學公司。Hoechst公司則出售了它的基本化學品部門，轉項投資生物技術和制藥。

傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和食品部門也出現(xiàn)了向生物技術和制藥合并的趨勢。Genzyme Transgenics 公司培養(yǎng)出的基因工程羊能以較高的產(chǎn)量生產(chǎn)抗凝血酶III，一群羊的酶產(chǎn)量相當于投資1.15億美元工廠的產(chǎn)量。據(jù)估計，轉基因動物生產(chǎn)的藥物成本是大規(guī)模細胞培養(yǎng)法的十分之一。一些公司還在研究生產(chǎn)能抗骨質疏松的谷物，以及大規(guī)模生產(chǎn)和加工基因工程食品。

能源、采礦和環(huán)境工業(yè)也已在分子水平上向基因組研究匯合。例如，用產(chǎn)甲烷菌Methanobacterium 作為一種新能源。用抗輻射的細菌Deinococcus radiodurans清除放射性物質的污染，并在轉入tod基因后，在高輻射環(huán)境下清除多種有害化學物質的污染。

2、功能基因組學

人類基因組計劃當前的整體發(fā)展趨勢是什么？一方面，在順利實現(xiàn)遺傳圖和物理圖的制作后，結構基因組學正在向完成染色體的完整核酸序列圖的目標奮進。另一方面，功能基因組學已提上議事日程。人類基因組計劃已開始進入由結構基因組學向功能基因組學過渡、轉化的過程。在功能基因組學研究中，可能的核心問題有：基因組的表達及其調控、基因組的多樣性、模式生物體基因組研究等。

（1）基因組的表達及其調控

1）基因轉錄表達譜及其調控的研究

一個細胞的基因轉錄表達水平能夠精確而特異地反映其類型、發(fā)育階段以及反應狀態(tài)，是功能基因組學的主要內(nèi)容之一。為了能夠全面地評價全部基因的表達，需要建立全新的工具系統(tǒng)，其定量敏感性水平應達到小于1個拷貝/細胞，定性敏感性應能夠區(qū)分剪接方式，還須達到檢測單細胞的能力。近年來發(fā)展的DNA微陣列技術，如DNA芯片，已有可能達到這一目標。

研究基因轉錄表達不僅是為了獲得全基因組表達的數(shù)據(jù)，以作為數(shù)學聚類分析。關鍵問題是要解析控制整個發(fā)育過程或反應通路的基因表達網(wǎng)絡的機制。網(wǎng)絡概念對于生理和病理條件下的基因表達調控都是十分重要的。一方面，大多數(shù)細胞中基因的產(chǎn)物都是與其它基因的產(chǎn)物互相作用的；另一方面，在發(fā)育過程中大多數(shù)的基因產(chǎn)物都是在多個時間和空間表達并發(fā)揮其功能，形成基因表達的多效性。在一個意義上，每個基因的表達模式只有放到它所在的調控網(wǎng)絡的大背景下，才會有真正的意義。進行這方面的研究，有必要建立高通量的小鼠胚胎原位雜交技術。

2）蛋白質組學研究

蛋白質組學研究是要從整體水平上研究蛋白質的水平和修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標準化和自動化的二維蛋白質凝膠電泳的工作體系。首先用一個自動系統(tǒng)來提取人類細胞的蛋白質，繼而用色譜儀進行部分分離，將每區(qū)段中的蛋白質裂解，再用質譜儀分析，并在蛋白質數(shù)據(jù)庫中通過特征分析來認識產(chǎn)生的多肽。

蛋白質組研究的另一個重要內(nèi)容是建立蛋白質相互關系的目錄。生物大分子之間的相互作用構成了生命活動的基礎。組裝基因組各成分間的詳盡作圖已在T7噬菌體（55個基因）獲得成功。如何在模式生物（如酵母）和人類基因組的研究中建立自動方法，認識不同的生化通路，是值得探討的問題。

3）生物信息學的應用

目前，生物信息學已大量應用于基因的發(fā)現(xiàn)和預測。然而，利用生物信息學去發(fā)現(xiàn)基因的蛋白質產(chǎn)物的功能更為重要。模式生物體中越來越多的蛋白質構建編碼單位被識別，無疑為基因和蛋白質同源關系的搜尋和家族的分類提供了極其寶貴的信息。同時，生物信息學的算法、程序也在不斷改善，使得不僅能夠從一級結構，也能從估計結構上發(fā)現(xiàn)同源關系。但是，利用計算機模擬所獲得的理論數(shù)據(jù)，還需要經(jīng)過實驗經(jīng)過的驗證和修正。

（2）基因組多樣性的研究

人類是一個具有多態(tài)性的群體。不同群體和個體在生物學性狀以及在對疾病的易感性與抗性上的差別，反映了進化過程中基因組與內(nèi)、外部環(huán)境相互作用的結果。開展人類基因組多樣性的系統(tǒng)研究，無論對于了解人類的起源和進化，還是對于生物醫(yī)學均會產(chǎn)生重大的影響。

1）對人類DNA的再測序

可以預測，在完成第一個人類基因組測序后，必然會出現(xiàn)對各人種、群體進行再測序和精細基因分型的熱潮。這些資料與人類學、語言學的資料項結合，將有可能建立一個全人類的數(shù)據(jù)庫資源，從而更好地了解人類的歷史和自身特征。另外，基因組多樣性的研究將成為疾病基因組學的主要內(nèi)容之一，而群體遺傳學將日益成為生物醫(yī)藥研究中的主流工具。需要對各種常見多因素疾?。ㄈ绺哐獕?、糖尿病和精神分裂癥等）的相關基因及癌腫相關基因在基因組水平進行大規(guī)模的再測序，以識別其變異序列。

2）對其它生物的測序

對進化過程各個階段的生物進行系統(tǒng)的比較DNA測序，將揭開生命35億年的進化史。這樣的研究不僅能勾畫出一張詳盡的系統(tǒng)進化樹，而且將顯示進化過程中最主要的變化所發(fā)生的時間及特點，比如新基因的出現(xiàn)和全基因組的復制。

認識不同生物中基因序列的保守性，將能夠使我們有效地認識約束基因及其產(chǎn)物的功能性的因素。對序列差異性的研究則有助于認識產(chǎn)生大自然多樣性的基礎。在不同生物體之間建立序列變異與基因表達的時空差異之間的相關性，將有助于揭示基因的網(wǎng)絡結構。

（3）開展對模式生物體的研究

1）比較基因組研究

在人類基因組的研究中，模式生物體的研究占有極其重要的地位。盡管模式生物體的基因組的結構相對簡單，但是它們的核心細胞過程和生化通路在很大程度上是保守的。這項研究的意義是：1〕有助于發(fā)展和檢驗新的相關技術，如大規(guī)模測序、大規(guī)模表達譜檢驗、大規(guī)模功能篩選等；2〕通過比較和鑒定，能夠了解基因組的進化，從而加速對人類基因組結構和功能的了解；3〕模式生物體間的比較研究，為闡明基因表達機制提供了重要的線索。

目前對于基因組總體結構組成方面的知識，主要來源于模式生物體的基因組序列分析。通過對不同物種間基因調控序列的計算機分析，已發(fā)現(xiàn)了一定比例的保守性核心調控序列。根據(jù)這些序列建立的表達模式數(shù)據(jù)庫對破譯基因調控網(wǎng)絡提供了必要的條件。

2）功能缺失突變的研究

識別基因功能最有效的方法，可能是觀察基因表達被阻斷后在細胞和整體所產(chǎn)生的表型變化。在這方面，基因剔除方法（knock-out）是一項特別有用的工具。目前。國際上已開展了對酵母、線蟲和果蠅的大規(guī)模功能基因組學研究，其中進展最快的是酵母。歐共體為此專門建立了一個稱為EUROFAN(European Functional Analysis Neork)的研究網(wǎng)絡。美國、加拿大和日本也啟動了類似的計劃。

隨著線蟲和果蠅基因組測序的完成，將來也可能開展對這兩種生物的類似性研究。一些突變株系和技術體系建立后，不僅能夠成為研究單基因功能的有效手段，而且為研究基因冗余性和基因間的相互作用等深層次問題奠定了基礎。小鼠作為哺乳動物中的代表性模式生物，在功能基因組學的研究中展有特殊的地位。同源重組技術可以破壞小鼠的任何一個基因，這種方法的缺點是費用高。利用點突變、缺失突變和插入突變造成的隨機突變是另一中可能的途徑。對于人體細胞而言，建立反義寡核苷酸和核酶瞬間阻斷基因表達的體系可能更加合適。蛋白質水平的剔除術也許是說明基因功能最有力的手段。利用組合化學方法有望生產(chǎn)出化學剔除試劑，用于激活或失活各種蛋白質。

總之，模式生物體的基因組計劃為人類基因組的研究提供了大量的信息。今后，模式生物體的研究方向是將人類基因組8～10萬個編碼基因的大部分轉化為已知生化功能的多成分核心機制。而要獲得酶一種人類進化保守性核心機制的精細途徑，以及它們的紊亂導致疾病的各種途徑的知識，將只能來自對人類自身的研究。

通過功能基因組學的研究，人類最終將將能夠了解哪些進化機制已經(jīng)確實發(fā)生，并考慮進化過程還能夠有哪些新的潛能。一種新的解答發(fā)育問題的方法可能是，將蛋白質功能域和調控順序進行重新的組合，建立新的基因網(wǎng)絡和形態(tài)發(fā)生通路。也就是說，未來的生物科學不僅能夠認識生物體是如何構成和進化的，而且更為誘人的是產(chǎn)生構建新的生物體的可能潛力。

蛋白質組的技術原理

雙向凝膠電泳技術(2-DE)
雙向凝膠電泳技術與質譜技術是目前應用最為廣泛的研究蛋白質組學的方法。雙向凝膠電泳技術利用蛋白質的等電點和分子量差別將各種蛋白質區(qū)分開來。雖然二維凝膠電泳難以辨別低豐度蛋白，對操作要求也較高，但其通量高、分辨率和重復性好以及可與質譜聯(lián)用的特點，使其成為目前最流行、可靠的蛋白質組研究手段。雙向凝膠電泳技術及質譜基礎的蛋白質組學研究程序為樣品制備→等電聚焦→聚丙烯酰胺凝膠電泳→凝膠染色→挖取感興趣的蛋白質點→膠內(nèi)酶切→質譜分析確定肽指紋圖譜或部分氨基酸序列→利用數(shù)據(jù)庫確定蛋白。蛋白質組研究要求有高分辨率的蛋白質分離及準確、靈敏的質譜鑒定技術。凝膠電泳中蛋白質的著色不僅影響蛋白質分離的分辨率，同時也影響后續(xù)的質譜鑒定。蛋白質的染色可分為有機試劑染色、銀染、熒光染色及同位素顯色四類。
Unlu 等提出了一種熒光差異顯示雙向電泳(F-2D-DIGE)的定量蛋白質組學分析方法。差異凝膠電泳(DIGE)是對2-DE 在技術上的改進，結合了多重熒光分析的方法，在同一塊膠上共同分離多個分別由不同熒光標記的樣品，并第一次引入了內(nèi)標的概念。兩種樣品中的蛋白質采用不同的熒光標記后混合，進行2-DE，用來檢測蛋白質在兩種樣品中表達情況，極大地提高了結果的準確性、可靠性和可重復性。在DIGE技術中，每個蛋白點都有它自己的內(nèi)標，并且軟件可全自動根據(jù)每個蛋白點的內(nèi)標對其表達量進行校準，保證所檢測到的蛋白豐度變化是真實的。DIGE 技術已經(jīng)在各種樣品中得到應用。
高效液相色譜技術(HPLC)
盡管二維凝膠電泳（2-DE）是常用的對全蛋白組的分析方法，但其存在分離能力有限、存在歧視效應、操作程序復雜等缺陷。對于分析動態(tài)范圍大、低豐度以及疏水性蛋白質的研究往往很難得到滿意的結果。Chong 等使用HPLC/ 質譜比較分析惡性腫瘤前和癌癥兩種蛋白質差異表達。利用HPLC 分離蛋白質，并用MALDI-TOF-MS鑒定收集的組分，從而在兩種細胞中的差異表達中對蛋白質進行定量分析。多維液相色譜作為一種新型分離技術，不存在相對分子質量和等電點的限制，通過不同模式的組合，消除了二維凝膠電泳的歧視效應，具有峰容量高、便于自動化等特點。二維離子交換-反相色譜(2D-IEC-RPLC)是蛋白質組學研究中最常用的多維液相色譜分離系統(tǒng)。
飛行時間質譜技術
表面增強激光解吸離子化飛行時間質譜技術于2002 年由諾貝爾化學獎得主田中發(fā)明，剛剛產(chǎn)生便引起學術界的高度重視。SELDI 技術是蛋白質組學研究中比較理想的技術平臺，其全稱是表面增強激光解吸電離飛行時間質譜技術(SELDI-tof)。其方法主要如下：通常情況下將樣品經(jīng)過簡單的預處理后直接滴加到表面經(jīng)過特殊修飾的芯片上，既可比較兩個樣品之間的差異蛋白，也可獲得樣品的蛋白質總覽。因此，在應用方面具有顯著優(yōu)勢。SELDI 技術分析的樣品不需用液相色譜或氣相色譜預先純化，因此可用于分析復雜的生物樣品。SELDI 技術可以分析疏水性蛋白質，PI 過高或過低的蛋白質以及低分子質量的蛋白質( < 25 000) ，還可以發(fā)現(xiàn)在未經(jīng)處理的樣品中許多被掩蓋的低濃度蛋白質，增加發(fā)現(xiàn)生物標志物的機會。SELDI 技術只需少量樣品，在較短時間內(nèi)就可以得到結果，且試驗重復性好，適合臨床診斷及大規(guī)模篩選與疾病相關的生物標志物，特別是它可直接檢測不經(jīng)處理的尿液、血液、腦脊液、關節(jié)腔滑液、支氣管洗出液、細胞裂解液和各種分泌物等， 從而可檢測到樣品中目標蛋白質的分子量、PI、糖基化位點、磷酸化位點等參數(shù)。
同位素標記親和標簽(ICAT)技術
同位素親和標簽技術是一種用于蛋白質分離分析技術，此技術是蛋白質組研究技術中的核心技術之一。該技術用具有不同質量的同位素親和標簽( ICATs) 標記處于不同狀態(tài)下的細胞中的半胱氨酸，利用串聯(lián)質譜技術，對混合的樣品進行質譜分析。來自兩個樣品中的同一類蛋白質會形成易于辨識比較的兩個不同的峰形，能非常準確的比較出兩份樣品蛋白質表達水平的不同。ICAT 的好處在于它可以對混合樣品直接測試；能夠快速定性和定量鑒定低豐度蛋白質，尤其是膜蛋白等疏水性蛋白等；還可以快速找出重要功能蛋白質。
由于采用了一種全新的ICAT試劑，同時結合了液相色譜和串聯(lián)質譜，因此不但明顯彌補了雙向電泳技術的不足，同時還使高通量、自動化蛋白質組分析更趨簡單、準確和快速，代表著蛋白質組分析技術的主要發(fā)展方向。針對磷酸化蛋白分析以及與固相技術相結合ICAT技術本身又取得了許多有意義的進展，已形成ICA T 系列技術。
生物信息學技術
生物信息學在生命科學研究中起著越來越重要的作用。利用生物信息學對蛋白質組的各種數(shù)據(jù)進行處理和分析，也是蛋白質組研究的重要內(nèi)容。生物信息學是蛋白質組學研究中不可缺少的一部分。生物信息學的發(fā)展，已不僅是單純的對基因組、蛋白質組數(shù)據(jù)的分析，而且可以對已知的或新的基因產(chǎn)物進行全面分析。在蛋白質組數(shù)據(jù)庫中儲存了有機體、組織或細胞所表達的全部蛋白質信息，通過用鼠標點擊雙向凝膠電泳圖譜上的蛋白質點就可獲得

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