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了解蛋白质组学iTRAQ

一、蛋白质组研究的兴起

90年代初期,美国生物学家提出并实施了人类基因组计划,预计用15年的时间,对 人类基因组的全部DNA序列进行测定,即测定大约30亿碱基对的DNA序列和识别其中所有 的基因,基因组计划主要包括基因定位和全序列测序,具体有:

遗传学定位; 染色体 定位; 物理图谱建立; 分子图谱建立。在后基因组时代,研究的重点已从揭示基因信息转移到功能基因组学上来。但是, 由于生物功能主要体现者是蛋白质,而蛋白质有其自身特有的活动规律。如蛋白质修饰 加工、转运定位、结构变化、蛋白质与蛋白质间、蛋白质与其他生物大分子的相互作用 等,均无法在基因组水平上获得。因为基因组学有样的局限性,促使人们从整体水平上 探讨细胞蛋白质的组成及其活动规律。

二、蛋白质组

蛋白质组学概念的提出1994年,澳大利亚Macquarie大学的WilkinsWilliams提出了蛋白质组( Proteome)的概念,早期定义为:微生物基因组表达的整套蛋白质,在多细胞微生物中 ,整套蛋白质指一种组织或细胞表达的蛋白质,后来定义为:一个基因组所表达的蛋白质。但是,从基因表达的角度来看,蛋白质组的蛋白质数目总是少于基因组的基因数目 。从蛋白质修饰的角度来看,蛋白质组的蛋白质数却多于其相应的ORF数目,因为mRNA的 剪切和编辑可使一个ORF产生数种蛋白质,蛋白质翻译后的修饰,如糖基化、磷酸化同样 增加蛋白质的种类,氨基酸序列一致的结构在条件下可以形成功能不一样 的具有不同空间结构的蛋白质,如朊病毒。故"蛋白质组内蛋白质数目要多于基因组内的 基因数目"。现在蛋白质组的概念为:在一种细胞内存在的全部蛋白质。但是由于蛋白质组在不同的时间、不同的条件具有不同的蛋白质组分,而且衡量是否是蛋白质组的全部 蛋白质尚缺乏必要的尺度。所以,欲得到"细胞内存在的所有蛋白质"是不可能的。

蛋白质组学iTRAQProteomics)是以蛋白质组为研究对象的新的研究领域。它可分为:

①表达蛋白质组学expression proteomic):即把细胞、组织中的蛋白,建立蛋白定量表 达图谱,或扫描EST图。该方法依赖2D凝胶图和图像分析技术,而且在整个蛋白质组水 平上提供了研究细胞通路,以及**、**相互作用和一些生物刺激引起的功能紊乱的 可能性。

②细胞图谱蛋白质组学cellmap proteomics):即确定蛋白质在亚细胞结 构中的位置;过纯化细胞器或用质谱仪鉴定蛋白复合物组成等,来确定蛋白质-蛋白质 的相互作用。

Humphery-Smith等总结了基因组结果后提出了"功能蛋白质组( Functional Proteome"的新概念。即细胞内与某个功能有关或在某种条件下的一群蛋白质。鉴于此,我国学者李伯良提出了"功能蛋白质组学(Functional Proteomics"的 概念。即把"功能蛋白质组"作为主要研究内容。这一概念的提出,为蛋白质组研究的可 能性奠定了理论基础。
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