化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)精品專業(yè)課件

化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)1精品PPT歡迎下載可修改人類基因組計(jì)劃的順利實(shí)施，使生命科學(xué)研究的重心逐漸轉(zhuǎn)移到對生物功能的整體研究上。對生物功能的主要體現(xiàn)者或執(zhí)行者--蛋白質(zhì)的表達(dá)模式和功能模式的研究必然成為生命科學(xué)發(fā)展的趨勢。2精品PPT歡迎下載可修改在20世紀(jì)90年代中期，國際上萌發(fā)了一門研究細(xì)胞內(nèi)各種蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律的新興學(xué)科--蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)。蛋白質(zhì)組(proteome)這一概念是1995年由澳大利亞學(xué)者最先提出來的，源于蛋白質(zhì)（protein）與基因組（genome）兩個詞的雜合，指的在一個特定的時間和空間內(nèi)，一個基因組?一種細(xì)胞組織或一種生物體所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。對蛋白質(zhì)組問題的研究稱之為蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)，主要是在整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律。3精品PPT歡迎下載可修改而化學(xué)在這里再一次與生物學(xué)的最新發(fā)展融合，形成新的交叉研究領(lǐng)域-化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)(chemicalproteomics)?；瘜W(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)是一個目前仍在不斷擴(kuò)展中的全新領(lǐng)域，學(xué)術(shù)界至今對其尚未有確切定義。一定程度上，化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)可以理解為“化學(xué)加蛋白質(zhì)組學(xué)”。具體地說，由于大多數(shù)蛋白質(zhì)的功能直接依賴于小分子配體與靶蛋白的結(jié)合步驟，因此，利用能夠與靶蛋白質(zhì)特異作用的化學(xué)小分子來擾動和探測蛋白質(zhì)組，有可能在蛋白質(zhì)組的整體水平上，揭示感興趣的特定蛋白質(zhì)的功能以及它們與化學(xué)小分子的相互作用?化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)利用化學(xué)小分子直接從功能角度切入蛋白質(zhì)組的研究，有別于以往的主要以蛋白質(zhì)定性定量鑒定為基礎(chǔ)的蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)，因此，被認(rèn)為是很有前途的新一代功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)(function-basedproteomics)。4精品PPT歡迎下載可修改一，化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法蛋白質(zhì)組學(xué)從整體上對體系內(nèi)蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，常見3種研究模式：第1種是檢測蛋白質(zhì)組理化參數(shù)的“完全蛋白質(zhì)組學(xué)”；第2種是差異蛋白質(zhì)組學(xué)，主要通過比較分析不同狀態(tài)下蛋白質(zhì)表達(dá)圖譜，實(shí)現(xiàn)對體系內(nèi)代謝調(diào)控的動態(tài)監(jiān)測，從而更易于揭示機(jī)體對內(nèi)外界環(huán)境變化產(chǎn)生反應(yīng)的本質(zhì)規(guī)律；第3種主要是蛋白質(zhì)功能模式的研究，包括蛋白質(zhì)的功能及蛋白質(zhì)間的相互作用。5精品PPT歡迎下載可修改化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的主要任務(wù)在于，發(fā)展和應(yīng)用具有生物活性的靶向探針，用于復(fù)雜的蛋白質(zhì)組中的特異性酶或蛋白質(zhì)家族的功能研究。小分子與細(xì)胞內(nèi)靶蛋白質(zhì)的相互作用，是很多蛋白質(zhì)生物功能的基礎(chǔ)。這種相互作用強(qiáng)弱不一，既可以是可逆的，也可以是不可逆的；可以是單靶點(diǎn)的，也可以是同時作用于多個靶蛋白的。生物體(細(xì)胞?組織等)蛋白質(zhì)組的所有蛋白質(zhì)經(jīng)化學(xué)小分子處理前后的差異蛋白質(zhì)組展示(proteomeprofiling)，可以用來研究這種相互作用。對化學(xué)學(xué)科而言，通過功能蛋白質(zhì)組學(xué)的研究服務(wù)于人類的健康，促進(jìn)分子醫(yī)學(xué)的發(fā)展，如尋找先導(dǎo)藥物以及藥物的靶分子是其重要的目標(biāo)。6精品PPT歡迎下載可修改（一）蛋白質(zhì)組學(xué)的基本技術(shù)流程目前，蛋白質(zhì)組學(xué)研究通常有三個步驟：第一，運(yùn)用雙向電泳技術(shù)分離樣品中的蛋白質(zhì)；第二，應(yīng)用質(zhì)譜技術(shù)鑒定通過雙向電泳分離出來的蛋白質(zhì)；第三，應(yīng)用生物信息學(xué)技術(shù)存儲、處理、比較獲得的數(shù)據(jù)。7精品PPT歡迎下載可修改1，雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳

1975年O’farrell和Klose首先在兩個實(shí)驗(yàn)室分別建立了雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳技術(shù)(twodimensionalpolyacrylamidegelelectrophoresis，2-DE電泳)，其基本原理是利用不同蛋白質(zhì)具有不同等電點(diǎn)(pI)和不同分子量大小的特點(diǎn)將它們分離。他們將高分辨率的等電聚集電泳(isoelectrofocusing，IEF)和SDS聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS)聯(lián)合組成雙向電泳，第一向?yàn)镮EF，采用經(jīng)典的兩性電解質(zhì)載體在電流作用下形成pH梯度，依據(jù)pI的不同進(jìn)行分離；第二向利用SDS根據(jù)分子量大小進(jìn)行分離。

8精品PPT歡迎下載可修改9精品PPT歡迎下載可修改2，基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時間質(zhì)譜技術(shù)基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時間質(zhì)譜測量法以多肽質(zhì)量/電荷比為依據(jù)同數(shù)據(jù)庫資料進(jìn)行比較,進(jìn)而對蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定。此法通常被稱為肽質(zhì)量指紋法。10精品PPT歡迎下載可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:33:54PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/33，色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)

將色譜技術(shù)與新型質(zhì)譜技術(shù)相結(jié)合,可有效地克服雙向凝膠電泳/質(zhì)譜的不足,確保了分析的準(zhǔn)確性。首先對蛋白質(zhì)混合物進(jìn)行酶切得到混合肽段,然后通過強(qiáng)離子交換反相色譜柱進(jìn)行多次分離,并連用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜分析肽段,而且通過核素標(biāo)記肽段的技術(shù)實(shí)現(xiàn)蛋白定量分析。分離后的產(chǎn)品離子得到完好地掃描,連用分析肽段,可以區(qū)分待測蛋白質(zhì)和其他類似物。12精品PPT歡迎下載可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:33:54PM11、人總是珍惜為得到。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、人亂于心，不寬余請。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、生氣是拿別人做錯的事來懲罰自己。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、抱最大的希望，作最大的努力。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、一個人炫耀什么，說明他內(nèi)心缺少什么。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/2/32023/2/303February202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強(qiáng)不息。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/314精品PPT歡迎下載可修改4，信息查詢生物信息學(xué)(Bioinformatics)是生物與計(jì)算機(jī)以及應(yīng)用數(shù)學(xué)相互結(jié)合而形成的一門新興學(xué)科。它通過對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲、檢索與分析,達(dá)到解釋數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的生物學(xué)意義的目的。蛋白質(zhì)組學(xué)研究任一物種的基因組編碼的全套蛋白質(zhì),它通常是高通量的,在進(jìn)行蛋白質(zhì)功能預(yù)測和結(jié)構(gòu)分析時,生物信息學(xué)就成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心技術(shù)之一。15精品PPT歡迎下載可修改常用幾種軟件進(jìn)行分析。PeptIdent是以肽質(zhì)量指紋譜數(shù)據(jù)鑒定蛋白質(zhì)的查詢軟件,是將數(shù)據(jù)庫中的所有蛋白質(zhì)用我們選定的酶進(jìn)行“理論消化”形成肽片段,計(jì)算其理論肽段質(zhì)量,建立索引,然后再與輸入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,按實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匹配數(shù)的多少排列并輸出匹配結(jié)果。蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)、分子量和種屬可以詳細(xì)限制候選蛋白,減少假陽性誤差。MS-Fit和Mascot軟件利用了MOWSE得分法,特別考慮數(shù)據(jù)庫中肽段分布頻率的問題。Mascot軟件還把MOWSE得分轉(zhuǎn)換為絕對概率,減少結(jié)果的不確定性。16精品PPT歡迎下載可修改蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)網(wǎng)站

蛋白質(zhì)組研究技術(shù)、信息等。

從新藥開發(fā)角度，發(fā)現(xiàn)新蛋白及新作用。

可以找到蛋白質(zhì)組研究相關(guān)企業(yè)、各種儀器來源、新聞等。

teome.co.uk各種蛋白質(zhì)組研究相關(guān)信息

http://www.micromass.co.uk介紹蛋白質(zhì)鑒定的先進(jìn)儀器

http://www.expasy.ch蛋白質(zhì)鑒定專家系統(tǒng)，SwissInstituteofBioinformatics

.au蛋白質(zhì)鑒定專家系統(tǒng)，AustralianProteomeAnalysisFacility

http://expasy.cbr.nrc.ca蛋白質(zhì)鑒定專家系統(tǒng)，CanadianBioinformaticsResours17精品PPT歡迎下載可修改二、功能蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)功能蛋白質(zhì)組學(xué)主要是研究蛋白質(zhì)功能、蛋白質(zhì)－蛋白質(zhì)相互作用、蛋白質(zhì)－小分子相互作用，其方法主要有蛋白質(zhì)陣列技術(shù)(proteinarrays)、噬菌體展示技術(shù)(phagedisplay)、基因芯片技術(shù)(cDNAmicr-oarray)、酵母雙雜交技術(shù)等。而通過篩選小分子配體來描述新蛋白的功能，是化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的主要研究內(nèi)容，化學(xué)蛋白質(zhì)組篩選也將提供新藥開發(fā)的先導(dǎo)化合物。共價結(jié)合于目標(biāo)蛋白質(zhì)、便于純化和鑒定的化學(xué)探針，無疑是該領(lǐng)域最為重要的工具?？衫没瘜W(xué)探針在純化的蛋白質(zhì)、細(xì)胞裂解物、活細(xì)胞和活動物等不同水平，評價藥物作用強(qiáng)度和選擇性。一方面，可鑒別與不同疾病相關(guān)的新型藥物靶點(diǎn)；另一方面可用于藥物先導(dǎo)化合物的快速鑒定，從而加快候選化合物應(yīng)用于臨床的進(jìn)程。其中基于靶酶活性的特異化學(xué)小分子探針(activity-basedprobes，ABPs)是一種新的化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)。18精品PPT歡迎下載可修改activity-basedprobes，ABPs該技術(shù)的原理是：合成同時帶有反應(yīng)基團(tuán)和標(biāo)簽基團(tuán)的ABPs試劑與待研究的蛋白質(zhì)組作用(ABPs中的反應(yīng)基團(tuán)能夠特異性共價修飾蛋白質(zhì)組中的某類酶蛋白而將化學(xué)小分子“掛”到感興趣的靶酶上，然后，利用ABPs中的熒光或生物素標(biāo)簽基團(tuán)又可將這些靶酶一個個地從蛋白質(zhì)組中“釣”出來)。由于ABPs是針對待研究靶酶的活性而定向設(shè)計(jì)的化學(xué)小分子，因而能夠直接檢測蛋白質(zhì)組中感興趣的靶酶的活性。ABP的分子量通常在700-1000D，這主要是由于報(bào)告基團(tuán)(熒光基團(tuán)或生物素)造成的，這些報(bào)告基團(tuán)還可能改變活性分子在體內(nèi)的性質(zhì)及其與靶蛋白的作用模式，并因此限制了ABP分子在體內(nèi)細(xì)胞的吸收與分布。ABPP實(shí)驗(yàn)一般都是在體外進(jìn)行的，如細(xì)胞或組織勻漿液，這種實(shí)驗(yàn)方式可能會改變細(xì)胞或組織內(nèi)活性酶或非活性酶的濃度及它們各自的亞細(xì)胞分布。因此，體外的功能蛋白質(zhì)組學(xué)研究只能大致地揭示活細(xì)胞或動物體內(nèi)組織中蛋白質(zhì)的功能狀態(tài)。19精品PPT歡迎下載可修改1，不可逆探針就其主要基礎(chǔ)性結(jié)構(gòu)而言，不可逆的化學(xué)探針具有三種特異的功能部位：與酶共價交聯(lián)的反應(yīng)基團(tuán)，調(diào)節(jié)反應(yīng)基團(tuán)反應(yīng)特異性的鏈接區(qū)和一個便于鑒別和純化目標(biāo)酶的標(biāo)記物。（1）反應(yīng)基團(tuán)反應(yīng)基團(tuán)為靶蛋白質(zhì)提供必要的共價修飾，其選擇性的高低是化學(xué)探針設(shè)計(jì)過程中的最大的挑戰(zhàn)?其難度在于功能基團(tuán)的二元性，一方面具有特定蛋白質(zhì)中氨基酸殘基的反應(yīng)性，另一方面不識別細(xì)胞或細(xì)胞抽提物的其他活性片段。（2）鏈接區(qū)通常采用長鏈烷或聚乙二醇作為化學(xué)探針的鏈接區(qū)，連接反應(yīng)基團(tuán)和標(biāo)記物。主要在反應(yīng)基團(tuán)和標(biāo)記物之間提供足夠的空間以阻止空間障礙的形成，便于反應(yīng)基團(tuán)與酶的結(jié)合以及對結(jié)合物的純化。烷基鏈可調(diào)節(jié)探針的疏水性，使其便于進(jìn)入活細(xì)胞和組織；而聚乙二醇鏈可提高疏水探針的溶解性，便于進(jìn)入水溶液。20精品PPT歡迎下載可修改（3）標(biāo)記物一般選用生物素、熒光物質(zhì)和放射性物質(zhì)作為化學(xué)探針的標(biāo)記物，可快速鑒別和純化探針?biāo)揎椀牡鞍踪|(zhì)。蛋白質(zhì)凝膠電泳是最簡單有效的蛋白質(zhì)分離方法，因此用于標(biāo)記探針的物質(zhì)應(yīng)兼容于SDS法。21精品PPT歡迎下載可修改22精品PPT歡迎下載可修改23精品PPT歡迎下載可修改24精品PPT歡迎下載可修改25精品PPT歡迎下載可修改26精品PPT歡迎下載可修改目前,該方法已成功地分別用于針對絲氨酸蛋白酶，巰基蛋白酶，去泛蛋白化酶等靶酶的功能蛋白質(zhì)組研究,并從中發(fā)現(xiàn)了一些化學(xué)小分子體內(nèi)作用的疾病相關(guān)新靶點(diǎn)。27精品PPT歡迎下載可修改28精品PPT歡迎下載可修改2，可逆探針由于不可逆探針的設(shè)計(jì)受到對蛋白質(zhì)（酶）活性中心結(jié)構(gòu)信息、小分子化合物對酶抑制部位信息等缺乏的局限性，人們希望直接用可逆抑制劑作為化學(xué)探針，這種方法有望擴(kuò)展于針對所有靶蛋白質(zhì)的功能蛋白質(zhì)組研究，并可用于新藥篩選。

29精品PPT歡迎下載可修改3，無標(biāo)記探針ABPP實(shí)驗(yàn)一直是在細(xì)胞或組織勻漿液中進(jìn)行的，一個主要的原因是報(bào)告基團(tuán)體積很大(分子量通常在700一10o0Da)，限制了探針分子的吸收、分布，甚至可能改變探針分子的作用模式)。近年來，ABPP實(shí)驗(yàn)引入了click-chemistry，發(fā)展了沒有標(biāo)簽(tag-free)的探針分子，報(bào)告基團(tuán)(熒光素或生物素)是在探針分子共價標(biāo)記了靶蛋白后，通過Huisgen1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)(炔基與疊氮基反應(yīng)形成穩(wěn)定的三氮唑結(jié)構(gòu))連接到探針分子上。Sharpless等發(fā)現(xiàn)在Cu(I)催化下炔基與疊氮基可以在溫和的條件下高產(chǎn)率得到三氮唑，這一發(fā)現(xiàn)使得click-chemistry可以有效地運(yùn)用到功能蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。30精品PPT歡迎下載可修改31精品PPT歡迎下載可修改32精品PPT歡迎下載可修改無標(biāo)記探針分子的設(shè)計(jì)需要運(yùn)用光親和標(biāo)記技術(shù)，引入光親合標(biāo)記基團(tuán)(photoaffinitylabelinggroup)，其作用是在探針分子與靶蛋白結(jié)合(可逆)后，通過光解作用在探針分子與靶蛋白之間引入共價鍵。通常這類探針分子包括活性部位(activityunit)、光親合標(biāo)記基團(tuán)、連接部位及報(bào)告基團(tuán)。33精品PPT歡迎下載可修改光親和標(biāo)記探針分子的光親和基團(tuán)有：苯基疊氮類(phenylazides)、trifluoromethylphenyldiazirine、二苯甲酮類(benzophenone)等。通常理想的光親和基團(tuán)應(yīng)具備以下幾個特征:(1)具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐受普通的化學(xué)反應(yīng)；(2)在自然光中合理的穩(wěn)定性；(3)在黑暗中穩(wěn)定，在不對生物樣品造成損傷(>300nm)的紫外光照下很容易光解；(4)光解后的活性中間體既能與親核的X-H(X=N,S,O)官能團(tuán)反應(yīng)，也能與C-H官能團(tuán)反應(yīng)。光解中間體與受體作用得到的產(chǎn)物應(yīng)該比較穩(wěn)定，能夠耐受分離、純化和分析等操作。光親和標(biāo)記-ABPP(CC-ABPP)實(shí)驗(yàn)?zāi)壳爸皇蔷窒抻诠矁r作用的探針分子的設(shè)計(jì)、研究，但是在很多情況下我們所能得到的活性小分子與蛋白質(zhì)的作用方式是非共價的，此時就希望將click-chemistry引入到光親和標(biāo)記技術(shù)中，設(shè)計(jì)非共價作用的探針分子進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究，成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的更強(qiáng)有力的工具，對藥物的發(fā)現(xiàn)起到更大的推動作用。34精品PPT歡迎下載可修改35精品PPT歡迎下載可修改36精品PPT歡迎下載可修改37精品PPT歡迎下載可修改38精品PPT歡迎下載可修改39精品PPT歡迎下載可修改40精品PPT歡迎下載可修改41精品PPT歡迎下載可修改42精品PPT歡迎下載可修改43精品PPT歡迎下載可修改44精品PPT歡迎下載可修改45精品PPT歡迎下載可修改46精品PPT歡迎下載可修改47精品PPT歡迎下載可修改48精品PPT歡迎下載可修改49精品PPT歡迎下載可修改化學(xué)探針可用于藥效研究。通過分析候選藥物和化學(xué)探針之間簡單的競爭結(jié)合,鑒別出復(fù)雜的蛋白質(zhì)組中藥物靶點(diǎn)。同時,可利用更貼近生理?xiàng)l件的天然酶,驗(yàn)證候選藥物的功效。此外,可采用相關(guān)的組織樣本,分析候選藥物抑制特異性靶點(diǎn)的能力?？衫没瘜W(xué)探針在純化的蛋白質(zhì)、細(xì)胞裂解物、活細(xì)胞和活動物等不同水平,評價藥物作用強(qiáng)度和選擇性?；瘜W(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域,很大程度上提升了我們對生物學(xué)和藥物發(fā)展的理解。共價結(jié)合于目標(biāo)蛋白質(zhì)、便于純化和鑒定的化學(xué)探針,無疑是該領(lǐng)域最為重要的工具。一方面,可鑒別與不同疾病相關(guān)的新型藥物靶點(diǎn);另一方面可用于藥物先導(dǎo)化合物的快速鑒定,從而加快候選化合物應(yīng)用于臨床的進(jìn)程。

50精品PPT歡迎下載可修改利用基于靶酶活性的特異化學(xué)小分子探針(activity-basedprobes，ABPs)來探測功能蛋白質(zhì)組。該技術(shù)的原理是:合成同時帶有反應(yīng)基團(tuán)和標(biāo)簽基團(tuán)的ABPs試劑與待研究的蛋白質(zhì)組作用(ABPs中的反應(yīng)基團(tuán)能夠特異性共價修飾蛋白質(zhì)組中的某類酶蛋白而將化學(xué)小分子“掛”到感興趣的靶酶上，然后，利用ABPs中的熒光或生物素標(biāo)簽基團(tuán)又可將這些靶酶一個個地從蛋白質(zhì)組中“釣”出來)。由于ABPs是針對待研究靶酶的活性而定向設(shè)計(jì)的化學(xué)小分子，因而能夠直接檢測蛋白質(zhì)組中感興趣的靶酶的活性?目前，該方法已成功地分別用于針對絲氨酸蛋白酶?巰基蛋白酶?去泛蛋白化酶等靶酶的功能蛋白質(zhì)組研究，并從中發(fā)現(xiàn)了一些化學(xué)小分子體內(nèi)作用的疾病相關(guān)新靶點(diǎn)?51精品PPT歡迎下載可修改9、人的價值，在招收誘惑的一瞬間被決定。03-2月-2303-2月-23Friday,February3,202310、低頭要有勇氣，抬頭要有低氣。***2/