第九講基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)

基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)第九講SongFangzhou

2017.4.1整理ppt

學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)結(jié)果展望GeneGenome

GenomicsProtein

proteomeProteomics

2整理ppt

生命科學(xué)的重大基石——

中心法則

DNARNA蛋白質(zhì)

基因組學(xué)轉(zhuǎn)錄組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)？？依據(jù)和支撐：3整理ppt第一節(jié)基因組學(xué)與人類基因組計(jì)劃一、基因組（Genome）

是指生物細(xì)胞中所有的DNA，包括所有的基因和基因間區(qū)域。人的核基因組大約有30億個(gè)（最新資料說(shuō)28.5億個(gè)）鹼基對(duì)(bp)，2-2.5萬(wàn)個(gè)蛋白編碼基因，這些編碼區(qū)僅占整個(gè)基因組很少一部分（不到3%），而大部分是非編碼區(qū)。二、基因組學(xué)（Genomics）

簡(jiǎn)言之，就是研究基因組結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)，其內(nèi)容包括基因的結(jié)構(gòu)、組成、存在方式、表達(dá)調(diào)控模式、基因的功能和相互作用等。4整理ppt基因組學(xué)分支:結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)比較基因組學(xué)

5整理ppt導(dǎo)言——基因組學(xué)產(chǎn)生的歷史背景有史以來(lái),人類就在為認(rèn)識(shí)自身進(jìn)行著不懈的努力1.自從人們認(rèn)識(shí)到“基因決定生物性狀”,（達(dá)爾文到孟德?tīng)枺?.“基因的本質(zhì)就是核酸——主要是DNA”（1944）之后,

就從來(lái)沒(méi)有停止對(duì)基因的研究。3.但真正有系統(tǒng)地研究基因組、解碼生命還是于1990年人類基因組計(jì)劃啟動(dòng)后才開(kāi)始的。6整理ppt人們回顧過(guò)去的20世紀(jì)一百年中所取得的輝煌成就時(shí)，認(rèn)為最激動(dòng)人心的偉大創(chuàng)舉之一就是和“曼哈頓原子彈計(jì)劃”、“阿波羅人類登月計(jì)劃”一起被譽(yù)為20世紀(jì)科學(xué)史上三個(gè)里程碑的“人類基因組計(jì)劃”(humangenomeproject,HGP)。這項(xiàng)人類生命科學(xué)史上最偉大的工程，第一次系統(tǒng)、全面地解讀和研究人類遺傳物質(zhì)DNA，它不僅具有重大的理論意義，而且對(duì)國(guó)計(jì)民生特別是生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展更具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。7整理ppt三、人類基因組計(jì)劃1985年5月，美國(guó)能源部提出“人類基因組計(jì)劃”(humangenomeproject,HGP)草案；經(jīng)過(guò)一番討論后于1986年3月宣布實(shí)施這個(gè)草案；1986年3月7日，Dulbecco

R

在Science上發(fā)表了一篇有關(guān)開(kāi)展人類基因組計(jì)劃的短文，引起了全世界的強(qiáng)烈反響，不僅推動(dòng)了美國(guó)，也推動(dòng)了全世界的人類基因組計(jì)劃的發(fā)展；1988年2月，國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)的專家成立了“國(guó)家人類基因組研究中心”，1990年10月1日美國(guó)國(guó)會(huì)正式批準(zhǔn)的“人類基因組計(jì)劃”。計(jì)劃在15年內(nèi)投入30億美元以上的資金進(jìn)行人類基因組的分析，即對(duì)人類3109個(gè)核苷酸進(jìn)行測(cè)序。8整理ppt1.HGP的內(nèi)容人類基因組作圖及序列分析，基因的鑒定、基因組研究技術(shù)的建立與創(chuàng)新、模式生物基因組作圖和測(cè)序、信息系統(tǒng)的建立、儲(chǔ)存及相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)、相關(guān)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)等。2.基本任務(wù)

可用4張圖譜來(lái)概括，即遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖（基因圖）、序列圖。A.遺傳圖(geneticmap)：又稱連鎖圖(linkagemap),是以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記作為“位標(biāo)”，遺傳學(xué)距離為“圖距”的基因組圖。需要應(yīng)用多態(tài)性標(biāo)志—（1）RFLP、（2）VNTR（重復(fù)順序，衛(wèi)星序列）、（3）SNPs。四、HGP的內(nèi)容、任務(wù)與進(jìn)展

9整理pptB.物理圖譜(physicalmap):是以一段已知核苷酸的DNA片段為“位標(biāo)”，以DNA實(shí)際長(zhǎng)度(Mb或Kb)作為圖距的基因組圖。C.轉(zhuǎn)錄圖（transcriptionmap）:是以表達(dá)序列標(biāo)記(expressedsequencetags,EST)作為位標(biāo)，實(shí)際上就是人類“基因圖”的雛形，又稱cDNA圖或“表達(dá)序列圖”。D.序列圖(sequencemap)：也就是人類基因組核苷酸序列圖，是分子水平上最高層次、最詳盡的物理圖。這四張圖被譽(yù)為人類“分子水平上的的解剖圖”或“生命元素周期表”，可見(jiàn)其重要性。10整理ppt遺傳圖譜基因圖譜序列圖譜物理圖譜100kbSTSmap（序列標(biāo)簽位點(diǎn)）1kb或0.7cM11整理ppt3.進(jìn)展

隨著工作的開(kāi)展和私有企業(yè)壓力的加大，時(shí)間表在不斷提前，例如，原定2005年完成的序列圖譜已被兩次提前至2001年。（迄止2004.5.26，已完成了9條染色體的測(cè)序和分析；最近完成了第9號(hào)和10號(hào)染色體圖譜的繪制工作，認(rèn)為癌癥、糖尿病和阿耳茨海默氏癥與這兩條染色體有關(guān)。）12整理ppt

中國(guó)的HGP始于1994年，是在吳旻，強(qiáng)伯勤，陳竺，楊煥明等人的倡導(dǎo)下啟動(dòng)的。1998年3月由陳竺院士掛帥成立上海中心，10月改名為中國(guó)南方基因中心。1999年由強(qiáng)伯勤院士挑頭在北京先后成立了中國(guó)科學(xué)院北京人類基因組中心和北方人類基因組中心。13整理ppt14整理ppt15整理ppt在2000年6月完成“工作框架圖”。在2001年3月，Science和Nature同時(shí)發(fā)表了人類基因組草圖，人類基因組計(jì)劃的測(cè)序基本上是完成了。2003年4月HGP正式宣告全部完成，各項(xiàng)指標(biāo)均如期完成。

1999年9月，中國(guó)積極加入這一研究計(jì)劃，負(fù)責(zé)測(cè)定人類基因組全部序列的1%（貢獻(xiàn)率＞1%），也就是3號(hào)染色體短臂上的3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，中國(guó)因此成為參與這一研究計(jì)劃的唯一發(fā)展中國(guó)家。截至2000年5月30日，中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所人類基因組中心已經(jīng)完成了所承擔(dān)的人類基因組3p區(qū)域“工作框架圖”的任務(wù)，原申報(bào)的三項(xiàng)指標(biāo)均如期完成。人類基因組中約有３萬(wàn)到４萬(wàn)個(gè)蛋白編碼基因(2001年)，現(xiàn)在認(rèn)為只有2萬(wàn)個(gè)左右（2004.10.21），比原先預(yù)計(jì)的10萬(wàn)個(gè)基因數(shù)要少得多。五、HGP的幾個(gè)階段性工作16整理pptMouse

30,000Mouse

最新研究顯示人類基因數(shù)量比原先估計(jì)少得多，這是人類與其他種類基因數(shù)量的比較(2004.10.21《Nature》資料)17整理ppt

“產(chǎn)生一個(gè)愛(ài)因斯坦只需比線蟲多了約一萬(wàn)二千個(gè)基因（實(shí)際只多500-5,500），或是比果蠅多了一萬(wàn)七個(gè)左右的基因（實(shí)際只多6,400-11,400）

?！鄙矬w的復(fù)雜度為什么并沒(méi)有與其基因數(shù)量之間建立必然的聯(lián)系呢？其原因可能是：18整理ppt1.在于RNA切割作用可以保證從單個(gè)基因產(chǎn)生多個(gè)蛋白質(zhì)產(chǎn)物；2.脊椎動(dòng)物基因比無(wú)脊椎動(dòng)物基因會(huì)產(chǎn)生更多的這種切割；3.神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)達(dá)的程度與這種數(shù)值是相關(guān)的，線蟲比果蠅遲鈍，就需要更多的特異蛋白質(zhì)（相應(yīng)更多的基因數(shù)）來(lái)對(duì)環(huán)境或天敵做出反應(yīng)。同樣更遲鈍的植物，需要不斷地進(jìn)化出新基因來(lái)對(duì)付不斷出現(xiàn)的新敵人和各種天氣環(huán)境的變化。19整理ppt20整理pptmRNADNAhnRNAsplicing蛋白質(zhì)ei翻譯轉(zhuǎn)錄21整理ppt

“我們之所以同蒼蠅和線蟲不同，是由于我們的蛋白質(zhì)要復(fù)雜得多。我們額外的基因并沒(méi)有翻譯出許多新的蛋白質(zhì)種類。然而，它們用新的方法重構(gòu)了古老蛋白質(zhì)的一些不同的部位……(蛋白質(zhì)后修飾)；

使我們成為人類的是那些在生命的不同時(shí)期控制基因開(kāi)啟和關(guān)閉的復(fù)雜內(nèi)在機(jī)制?！?2整理ppt第二節(jié)蛋白質(zhì)組學(xué)23整理ppt

生命是蛋白體的存在方式，這個(gè)存在方式的基本因素在于和它周圍的外部自然界的不斷地新陳代謝，而且這種新陳代謝一停止，生命就隨之停止，結(jié)果便是蛋白質(zhì)的分解。

恩格斯24整理ppt

一、蛋白質(zhì)組學(xué)和蛋白質(zhì)組計(jì)劃產(chǎn)生的歷史背景

人類基因組計(jì)劃（HGP）被譽(yù)為20世紀(jì)的3大科技工程之一。經(jīng)過(guò)各國(guó)科學(xué)家十幾年的的努力，人類基因組計(jì)劃（HGP）已取得了巨大成績(jī)，整個(gè)計(jì)劃已提前完成。所取得的劃時(shí)代研究成果——人類基因草圖的完成宣告了一個(gè)新的紀(jì)元——“后基因組學(xué)（post-genomics）時(shí)代”的到來(lái)。其中，功能基因組學(xué)（functionnalgenomics）成為研究的重心，蛋白質(zhì)組學(xué)（protromics）則是其“中流砥柱”。25整理pptInTheNews:“If2000wastheyearoftheGenome,2001willbetheyearoftheProteome”NightlyBusinessReport 12/27/00TimeMagazine7/3/00C&ENews7/31/00ScientificAmerican7/00TheEconomist12/9/0026整理ppt

科學(xué)家們已將蛋白質(zhì)組學(xué)的地位提高到前所未有的高度，認(rèn)為是功能基因組學(xué)這一前沿研究的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，將成為新世紀(jì)最大戰(zhàn)略資源——人類基因爭(zhēng)奪戰(zhàn)的重要“戰(zhàn)場(chǎng)”。也就是說(shuō)，如何將人類基因組計(jì)劃所獲知的人類基因序列轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)人類自身認(rèn)識(shí)的知識(shí)？如何對(duì)這些基因加以利用呢？科學(xué)家們認(rèn)為，生命科學(xué)已進(jìn)入了后基因組學(xué)時(shí)代，而功能基因組學(xué)的研究，則可能是這一時(shí)代的核心內(nèi)容。27整理ppt

功能基因組學(xué)主要是采用一系列新技術(shù)，對(duì)成千上萬(wàn)的基因表達(dá)進(jìn)行分析比較，并從基因整體水平上對(duì)基因的活動(dòng)規(guī)律進(jìn)行闡述。它拋棄了經(jīng)典分子生物學(xué)零敲碎打地研究各別基因的習(xí)慣，力求從細(xì)胞水平上解決基因組問(wèn)題，以建立對(duì)生命現(xiàn)象的整體認(rèn)識(shí)。但是，生命現(xiàn)象的主要體現(xiàn)者是蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)有其自身的特定活動(dòng)規(guī)律，僅僅從基因的角度來(lái)研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，旨在整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動(dòng)規(guī)律的新興科學(xué)——蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)，也就應(yīng)運(yùn)而生了。28整理ppt醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用：

近十多年來(lái)，蛋白質(zhì)組學(xué)研究迅猛發(fā)展，已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。它著眼于對(duì)蛋白質(zhì)整體水平的研究，成為闡明基因組的功能、揭示生命奧秘的一個(gè)新的技術(shù)平臺(tái)。在疾病方面，探討蛋白質(zhì)與疾病之間的關(guān)系；在藥學(xué)范疇內(nèi)，它針對(duì)藥物靶點(diǎn)的識(shí)別，藥效評(píng)價(jià)，藥物毒理學(xué)研究，分子藥理模型的構(gòu)建以及抗體的制備等進(jìn)行研究，在藥物開(kāi)發(fā)方面已顯示出巨大的潛力?！?/p>

29整理ppt生物體本身：

1.在生物體內(nèi)，基因組是遺傳密碼的攜帶者，而真正的功能性分子卻是蛋白質(zhì)。

2.只有通過(guò)研究蛋白質(zhì)，我們才有可能讀懂人類基因組這本“天書”。

3.蛋白質(zhì)在生物體內(nèi)的表達(dá)具有時(shí)空性和復(fù)雜性。首先，在特定的發(fā)育階段，不同的細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境，一個(gè)基因可以表達(dá)出不同數(shù)量、不同種類的蛋白質(zhì)，從而產(chǎn)生不同的生物學(xué)功能。

4.再有，基因編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物也并非一成不變的，最為突出的就是蛋白質(zhì)的翻譯后修飾。30整理ppt

據(jù)統(tǒng)計(jì)，蛋白質(zhì)在翻譯后大約有200種的修飾形式，如磷酸化、糖基化、乙?；⑼榛?，這些變化不僅改變了蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象，而且，往往是蛋白質(zhì)發(fā)揮功能的活性基礎(chǔ)。由于單基因病僅占所有疾病的2%左右，大多數(shù)疾病都是發(fā)生在蛋白質(zhì)水平，因而利用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，借助研究蛋白質(zhì)的表達(dá)豐度、性質(zhì)和相互作用，我們就可以進(jìn)一步探索疾病的診療方法和藥物的開(kāi)發(fā)。31整理ppt

對(duì)生命現(xiàn)象的研究有三個(gè)水平：基因組、轉(zhuǎn)錄組（RNA）和蛋白質(zhì)組，基因組告訴我們理論上將會(huì)發(fā)生什么，轉(zhuǎn)錄組告訴我們可能會(huì)發(fā)生什么，蛋白質(zhì)組則告訴我們正在發(fā)生什么。

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的真正執(zhí)行者，細(xì)胞是生命活動(dòng)的基本單位?；蚝偷鞍踪|(zhì)的功能最終必須在細(xì)胞中整合起來(lái)并得以真正體現(xiàn)?；蚝帽纫粡堉圃旎疖嚨膱D紙，蛋白質(zhì)就是根據(jù)圖紙制造的真正有運(yùn)輸能力的火車。雖然目前已完成了對(duì)人類基因的全部DNA序列測(cè)定，但是單憑制造火車的圖紙,還不會(huì)跑起來(lái),也不可能實(shí)現(xiàn)物資和旅客的運(yùn)輸任務(wù)。

二、為什么要進(jìn)行蛋白質(zhì)組研究?32整理ppt

以瘋牛病和人類克雅?。–reutsfeldt-disease,CJD）為代表的可傳染性海綿狀腦病（transmissiblespongi-formencephalopathies,TSE）為一類致死性神經(jīng)系統(tǒng)疾病。其感染因子是一種與正常細(xì)胞膜蛋白（PrPC）一級(jí)結(jié)構(gòu)完全相同，但高級(jí)結(jié)構(gòu)、理化特性不同的PrPSc或prion蛋白（阮蛋白？）。目前的研究提示，這種不含有核酸的prion蛋白似乎具有自身復(fù)制的能力，也就是說(shuō)這種蛋白本身就儲(chǔ)備了生命活動(dòng)必需的遺傳信息。33整理ppt這就提示我們，在自然界中可能還存在著一種全新的微小生命體——一種無(wú)核酸的微小生物體。從而改變?nèi)祟悓?duì)整個(gè)生物界的認(rèn)識(shí)。即蛋白質(zhì)不僅可體現(xiàn)生物學(xué)功能，而且可儲(chǔ)存遺傳信息。而核酸成分可能在prion復(fù)制過(guò)程中完全缺如，這將有力地挑戰(zhàn)目前的“生物中心法則”。PrP蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)的改變不僅可造成蛋白質(zhì)功能的變化，在某種意義上還是遺傳信息傳遞的方式。34整理ppt35整理ppt

三、蛋白質(zhì)組和蛋白質(zhì)組學(xué)概念

蛋白質(zhì)組一詞由澳大利亞科學(xué)家Wilkins和Williams在1995年7月首次提出。蛋白質(zhì)組（proteome）一詞，源于蛋白質(zhì)（protein）與基因組（genome）兩個(gè)詞的復(fù)合，意思是Proteinsexpressedbyagenome，即由基因組表達(dá)的蛋白質(zhì),是指“一種基因組所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)”,即包括一種細(xì)胞乃至一種生物所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。實(shí)際上，它有3種不同的含義：

1個(gè)基因組、1種生物或1種細(xì)胞所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念……36整理ppt

蛋白質(zhì)組的研究不僅能為生命活動(dòng)規(guī)律提供物質(zhì)基礎(chǔ)，也能為眾多種疾病機(jī)理的闡明及攻克提供理論根據(jù)和解決途徑。蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)——以蛋白質(zhì)組為研究對(duì)象的嶄新研究領(lǐng)域。蛋白質(zhì)組學(xué)提供了一套在蛋白質(zhì)水平大規(guī)模研究基因功能的有用工具。它旨在闡明生物體全部蛋白質(zhì)的表達(dá)模式和功能模式，其內(nèi)容包括蛋白質(zhì)表達(dá)、存在方式、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用等。37整理ppt

四、蛋白質(zhì)組學(xué)研究的技術(shù)路線

蛋白質(zhì)組學(xué)是以蛋白質(zhì)為研究對(duì)象的嶄新研究領(lǐng)域。主要采取以下技術(shù)路線：38整理ppt蛋白質(zhì)組技術(shù)2D-Electrophoresis（雙向電泳）

MassspectrometryBioinformatics

（質(zhì)譜分析）（生物信息學(xué)）39整理ppt樣品提?。ㄉ矬w組織、細(xì)胞、體液）ICAT全景式蛋白質(zhì)定量技術(shù)離心，LC純化純化BioCAD多維色譜圖像分析2-DGelPVDF膜SPOT切割SDS酶解40整理ppt多肽片段173A毛細(xì)管HPLC純化及樣品制備純化BioCAD純化系統(tǒng)SYMBIOTI樣品處理系統(tǒng)PROCISE蛋白測(cè)序儀飛行時(shí)間質(zhì)譜儀VOYAGERSTRMALDI-TOFESIQq-TOFESI-TOF肽序列測(cè)定肽指紋譜PMF蛋白質(zhì)信息數(shù)據(jù)庫(kù)檢索ABIInformatics蛋白識(shí)別（PROTEINID）41整理ppt五、蛋白質(zhì)組學(xué)研究的意義

1.基因功能的信息通過(guò)基因所編碼的蛋白質(zhì)表現(xiàn)，蛋白質(zhì)為生物功能的執(zhí)行者；

2.大多數(shù)疾病與蛋白質(zhì)的非正常表達(dá)相關(guān)；

3.蛋白質(zhì)本身就是藥物作用的靶點(diǎn)，許多蛋白質(zhì)就是藥物；

4.疾病在蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行治療；

5.蛋白質(zhì)的空間性、時(shí)效性、修飾、不穩(wěn)定性、復(fù)雜的相互作用等決定了蛋白質(zhì)研究遠(yuǎn)比基因組研究復(fù)雜；

6.蛋白質(zhì)組研究將闡明基因產(chǎn)物的調(diào)控機(jī)理、生化路徑、蛋白質(zhì)相互作用；

7.蛋白質(zhì)組研究將翻開(kāi)新藥發(fā)現(xiàn)開(kāi)發(fā)的新篇章。42整理ppt

六、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法

蛋白質(zhì)組研究是三者（基因組、轉(zhuǎn)錄組（RNA）和蛋白質(zhì)組）中難度最大的，蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的復(fù)雜性超乎尋常、蛋白質(zhì)研究手段的不完善，使得蛋白質(zhì)組的研究進(jìn)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于DNA和RNA。2D-電泳和新的質(zhì)譜技術(shù)的應(yīng)用，使蛋白質(zhì)組的研究煥發(fā)了生機(jī)。蛋白質(zhì)組研究主要從兩個(gè)方面：一是對(duì)蛋白質(zhì)組成（表達(dá)模式）的研究：1.雙向凝膠電泳（two-dimensionalpolyacrylamidegelelectrophoresis,2D-GE

）；2.質(zhì)譜（massspectrum,MS）技術(shù)。二是對(duì)蛋白質(zhì)組功能模式的研究：酵母雙雜交系統(tǒng)（yeasttwo-hybridsystem）。43整理ppt

2D-GE是一種分離和測(cè)定復(fù)雜生物體系中蛋白質(zhì)的方法，根據(jù)蛋白質(zhì)等電點(diǎn)和分子量的不同：

第一向按蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)不同對(duì)樣品進(jìn)行等電聚焦分離；第二向根據(jù)分子量大小用SDS（十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳）進(jìn)行分離。

理論上利用SDS可以一次分辨出5000-10000個(gè)蛋白質(zhì)組分，結(jié)合放射自顯影技術(shù)可檢測(cè)出含量占樣品中蛋白質(zhì)總量10-6-10-7的組分。純度達(dá)99%以上。

44整理ppt雙向凝膠電泳技術(shù)包括：

樣品制備（溶解和增溶）樣品預(yù)處理（預(yù)分級(jí)分離）等電聚焦

SDS

電泳后蛋白質(zhì)的回收等技術(shù)45整理ppt46整理ppt47整理ppt七、目前急需解決的問(wèn)題：

①低拷貝蛋白質(zhì)的檢出。

②極酸、極堿蛋白質(zhì)的分離。

③過(guò)大（200103）或過(guò)?。?0103）蛋白質(zhì)的分離。

④難溶解電腦子的檢測(cè)，尤其是疏水蛋白質(zhì)。

⑤二維譜上蛋白質(zhì)點(diǎn)數(shù)和量的重復(fù)性及分辨效率有待提高。

⑥能自動(dòng)進(jìn)行SDS的儀器和與之相配套的軟件的研制開(kāi)發(fā)。48整理ppt八、蛋白質(zhì)芯片技術(shù)

1.概念：

蛋白質(zhì)芯片（proteinchip）,也叫蛋白質(zhì)微陣列(proteinmicroarray)，是將大量蛋白質(zhì)有規(guī)則地固定到某種介質(zhì)載體上，利用蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、酶與底物、蛋白質(zhì)與其他小分子之間的相互作用，檢測(cè)分析蛋白質(zhì)的一項(xiàng)新技術(shù)。是生命科學(xué)與微電子學(xué)等學(xué)科相交叉的一門高新技術(shù)。與基因芯片一樣，具有高通量、平行性、微型化、自動(dòng)化的特點(diǎn)。49整理ppt

由于蛋白質(zhì)芯片是高通量、微型化和自動(dòng)化蛋白質(zhì)分析技術(shù)，通過(guò)芯片表面探針蛋白質(zhì)點(diǎn)陣，可特異地捕獲樣品中的靶蛋白，然后通過(guò)檢測(cè)器對(duì)靶蛋白進(jìn)行定性或定量分析。50整理ppt2.原理：利用抗體抗原結(jié)合原理，采用化學(xué)發(fā)光或熒光檢測(cè)標(biāo)記抗體或抗原，來(lái)檢測(cè)抗原或抗體。

3.蛋白質(zhì)芯片的類型

（1）蛋白質(zhì)微陣列（2）三維凝膠塊芯片（3）微孔板蛋白質(zhì)芯片51整理ppt

2002年2月，由軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院賀福初院士、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系楊凡原教授一起主持這項(xiàng)5年內(nèi)資助額達(dá)3500萬(wàn)元的重大課題研究。以嚴(yán)重影響我國(guó)人群健康的重大疾?。ㄈ绺窝住⒏伟?、心血管病等）為對(duì)象，發(fā)掘與上述疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)的蛋白質(zhì)群，為重大病癥的防診治提供新的預(yù)警，診斷標(biāo)志物和新的藥物靶標(biāo)等。

2002年10月成立了“中國(guó)人類蛋白質(zhì)組組織”。2003年4月正式以“人類肝臟蛋白質(zhì)組計(jì)劃”，這是世界上第一家以蛋白質(zhì)組計(jì)劃率先啟動(dòng).九、我國(guó)“人類重大疾病的蛋白質(zhì)組學(xué)研究”啟動(dòng)52整理ppt

最近的一些研究進(jìn)展53整理ppt1.《Science》報(bào)道，美國(guó)和日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種通過(guò)影響胰島素分泌延長(zhǎng)老鼠生命的蛋白質(zhì)——“克洛托”（克洛托是希臘神話中紡織生命之線的女神控制著人的壽命）。科學(xué)家們培育的突變種系老鼠體內(nèi)的克洛托基因?qū)е庐a(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)，使其壽命比正常的老鼠長(zhǎng)19%-31%。2.韓國(guó)科學(xué)家已經(jīng)克隆出用于生產(chǎn)治療癌癥蛋白的轉(zhuǎn)基因豬（4只母豬）。這四只母豬將產(chǎn)生含有粒細(xì)胞-巨噬集落刺激因子（GM-CSF）的豬奶（GM-CSF是一種刺激白細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白，可用于治療白血病或貧血癥，或?qū)Π准?xì)胞低的癌癥患者進(jìn)行治療，現(xiàn)在的價(jià)格是60萬(wàn)美元/克，其前景非常誘人）。54整理ppt3.《Nature》(2005.8.31)報(bào)道，美國(guó)華盛頓大學(xué)的羅伯特.沃特森博士等科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)了人類和黑猩猩有96%的基因一模一樣。但就這微?。?%）差異意義非常重大。它可能有助于解釋為何人類會(huì)患阿耳茨海默氏癥及一些癌癥甚至艾滋病，而黑猩猩卻很少得。認(rèn)為這些差異可能影響那些具有重要生物學(xué)意義的蛋白質(zhì)。55整理ppt4.基國(guó)際著名血液學(xué)雜志《BLOOD》近日刊登了一項(xiàng)令人振奮的最新研究進(jìn)展：中國(guó)科學(xué)家（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院的徐榮臻博士研究小組）通過(guò)多年研究，找到了白血病的致病元兇—PTPN11基因編碼的Shp-2蛋白質(zhì)。這樣，人類白血病不僅有可能應(yīng)用抗病毒疫苗得到預(yù)防，而且治療方案也將發(fā)生根本性變化—從目前用化療轉(zhuǎn)向抗病毒治療。

56整理ppt5.韓國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)幫助人類維持長(zhǎng)時(shí)記憶蛋白這是科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)傳遞控制記憶的信號(hào)的蛋白

——神經(jīng)細(xì)胞中的CAMAP蛋白研究報(bào)告發(fā)表在《Cell》周刊上

57整理ppt

十、基因組與蛋白質(zhì)組的比較58整理ppt基因組對(duì)象穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)ＤＮＡmＲＮＡDNA相對(duì)穩(wěn)定測(cè)序表達(dá)靜態(tài)ＥＳＴ(表達(dá)序列標(biāo)簽)基因芯片轉(zhuǎn)基因基因敲出RNAi蛋白質(zhì)組對(duì)象穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)蛋白功能蛋白蛋白質(zhì)變化大２Ｄ-ＧＥMS蛋白芯片動(dòng)態(tài)蛋白芯片酵母雙（三）雜交技術(shù)生物信息學(xué)蛋白質(zhì)免疫共沉淀（