蛋白质组学技术讲座——动植微

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1、Contents蛋白质组学技术在动物、植物和微生物学研究中的应用与进展王瑞上海中科新生命生物科技有限公司ShanghaiAppliedProteinTechnologyCo.,Ltd蛋白质组研究分析中心ResearchCenterofProteomicsAnalysis内容•蛋白质组学概念和研究的必要性与重要性•蛋白质组学的主要研究方法和原理介绍•蛋白质组学技术在动物、植物和微生物学研究中的应用及案例分析一、蛋白质组学概念和研究重要性蛋白质组：指组织或细胞中所有的蛋白质的集合。蛋白质组>基因组蛋白质组学：是对蛋白质特别是其结构和功能的大规

2、模研究。蛋白质组学研究的必要性和重要性•基因和蛋白质间并没有一一对应的关系•基因组的直接功能注释•蛋白复杂的翻译后修饰•蛋白的亚细胞定位与基因组学研究比较：将基因表达与植物代谢和植物表型问题紧密联系在一起。与单个蛋白的研究比较：在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究，对生命的复杂活动进行全面和深入的认识。二、蛋白质组学的主要研究方法及技术路线LCMS/MS大规模表达谱构建(shotgun,复杂混蛋白相互作用（IP）合样品)定性研究MALDITOF/TOF蛋白鉴定（较纯样品）基于凝胶技术2-DE,DIGE蛋白质组学定量研究SILAC

3、,iTRAQ,基于质谱技术Labelfree,SRM/MRM磷酸化修饰糖基化富集乙酰化方法……大规模蛋白鉴定ShotgunProteinmixtureProteindigestionSCXcolumnfractionationReversecolumnseparationAutoMS/MSdetectionResultsBioWorksdatabasesearchTandemMSspectra基于凝胶技术的定量蛋白质组学——双向凝胶电泳原理：基于等电点和分子量分离蛋白质技术方法和路线一向蛋白二向图像质谱等电SDS-染色扫描提取分析鉴定聚焦

4、PAGEDIGE（荧光差异双向凝胶电泳）2-DEVsDIGE2-DEDIGE时间和人力耗费+++经济耗费+++统计分析++++多组分析-+动态范围+++内标-+分辨率+++基于质谱技术的定量蛋白质组学可以更加有效的检测低丰度蛋白质和极端生化性质的蛋白质。技术方法和路线MudPIT或者蛋白提取酶解质谱鉴定免疫沉淀SILACiTRAQMRMLabelfreeCellortissueProteinPeptidesMSdataDataanalysisInvivo-SILACLightHeavyInvitro-iTRAQm=31m=28定量蛋白质组

5、学研究技术方法的选择和比较SILACiTRAQ/TMTLabel-free2-DE/DIGE丰度较高的蛋白原代细胞，动物模型更多样品（组织，样本类型更多样品（组织，体液）（疏水性，极碱或极酸如小鼠，果蝇，体液）性蛋白不适合）样本需求量++++++++多组（依赖于质实验规模2-3组（多组）2-8组（多组）多组谱重复性）鉴定数量+++++++实验经费+++++++动态范围++++++++三、蛋白质组学在动物、植物和微生物学研究中的应用家畜、家禽动物昆虫海洋生物经济作物植物非经济作物病原微生物微生物环境微生物工业微生物•蛋白质组基因组帮助基因组

6、注释•基础研究：细胞分化、信号转导、蛋白质折叠等。（修饰，亚细胞定位）AProteogenomics帮助完成基因组注释AgrawalGKetal.JPro(2012)B翻译后修饰（PTM）蛋白的翻译后修饰决定蛋白的高级结构，不仅影响到其化学性质,还对其亚细胞定位以及与其他大分子物质的相互作用倾向起到一定影响,进而改变其活性和功能。研究表明，动物、植物和微生物的生长、发育以及代谢调控等过程与一系列发生PTMs的蛋白质以及这些蛋白质的作用底物有关。磷酸化乙酰化糖基化PTM泛素化甲基化……定量磷酸化蛋白质组学研究方法色谱分级磷酸化富集定量方法质

7、谱鉴定数据分析TiO2糖基化蛋白质组学研究方法FASP酶解Lectin富集PNGase去糖基化CarolL.NilssonAnalChem(2011)Zielinska,D.F.etal.Cell(2010)I蛋白质组学在动物学研究中的应用及案例分析•驯化、选择育种家禽•兽医诊断、致病和耐药机制研究•药物靶标、疫苗候选抗原筛选家畜•作为疾病研究的模式动物（肠胃疾病、神经退行性疾病，肥胖和代谢疾病）•模式昆虫：形态、发育昆虫•非模式昆虫：生理、药剂毒理、化学生态海洋•环境刺激下的生理研究•免疫机理（病害）生物案例分析——牛奶蛋白质组学Qua

8、litativeandquantitativeprofilingofthebovinemilkfatglobulemembraneproteome背景:MFGM中富含生物活性蛋白，对其蛋白的质