线粒体蛋白质组学研究进展

总结近年来不同物种线粒体蛋白表达谱的构建及线粒体蛋白功能的研究。线粒体蛋白质组正处于迅速发展阶段,但是由于分离、鉴定等技术的局限,线粒体蛋白数据库仍然贫乏。     

线粒体蛋白质组学

线粒体作为真核细胞内一种重要的细胞器,在许多生理病理过程中发挥重要作用。蛋白质组学研究技术的不断发展推动了线粒体蛋白质组的研究。本文对近年来线粒体蛋白质组学的研究现状、存在的影响因素及发展前景进行了综述。     

蛋白质组研究中的分析技术

蛋白质组分析技术已在生物科学各领域被广泛应用,蛋白质组的研究已成为目前国际上的前沿和研究热点。概述了蛋白质组研究中的常用分析技术,包括样品制备、双向凝胶电泳、凝胶图像分析、质谱鉴定及数据库检索等。直观地列出了蛋白质组研究的技术体系流程图。各种分析技术的连用和分析过程的自动化将是蛋白质组研究技术的发展方向。     

心力衰竭大鼠心肌线粒体蛋白质组学研究

通过差速离心分离大鼠心肌线粒体,利用蛋白质组学技术构建正常大鼠心肌线粒体蛋白质组表达图谱;选用心肌梗死诱导的心力衰竭大鼠模型,分析比较心力衰竭时心肌线粒体蛋白质表达谱的改变.与正常对照组相比,心力衰竭大鼠心肌线粒体共有188个蛋白点的表达量发生了变化,其中有120个蛋白点表达上调2倍以上,有68个蛋白点表达下调1/2以上（P〈0.05）.对差异表达的蛋白点行胶内酶解后质谱鉴定和数据库检索,对蛋白质进行功能注释、亚细胞定位和生物信息学分析,其中有27个蛋白质涉及能量代谢和氧化应激,其中参与糖酵解及三羧酸循环的蛋白质（酶）表达上调,而参与OXPHOS复合体和脂肪酸代谢的蛋白质（酶）表达下调.研究结果表明,心力衰竭时心肌能量代谢模式发生了改变,底物选择从倾向于脂肪酸转为葡萄糖利用增加,糖酵解增强而脂肪酸氧化能力减低;为心肌缺血性损伤时线粒体结构和功能改变提供了分子依据,在蛋白质水平上阐述了线粒体在心力衰竭发展中的可能机制.     

线粒体蛋白质组学研究进展

线粒体是真核生物中重要的细胞器,其包含的全部蛋白质称为线粒体蛋白质组。人类线粒体大约包含1500多种蛋白质,由核基因和线粒体基因共同编码。线粒体是细胞能量合成和物质代谢的中心,其功能障碍将直接或问接引起许多疾病。目前线粒体蛋白质组学正是系统性地研究线粒体在生理、病理过程中的功能变化以及研究疾病发生机制的重要方法。将线粒体蛋白质组的研究方法、研究进展、线粒体蛋白质组的性质及其在相关疾病研究中的作用进行综述,并对线粒体蛋白质组学在疾病发生机制和诊断治疗中的发展前景进行展望。     

小鼠不同组织的差异线粒体蛋白质组研究

线粒体是真核细胞的重要细胞器, 它不仅具有合成ATP等普遍性功能, 也具备一定的组织特异性, 适应不同组织的生理功能需要. 为了鉴定组织相关性线粒体蛋白, 系统地分析和比较了C57BL/6J小鼠肝脏、肾脏和心脏线粒体蛋白质组. 通过双向凝胶电泳和MALDI-TOF/TOF质谱, 在这3种小鼠组织中共发现了87种组织特异的线粒体差异蛋白; 采用ICPL的定量蛋白质组方法和Western blotting技术, 进一步证实某些典型的组织特异性蛋白. 还通过实时定量PCR和Western blotting技术分析了6种具有代表性的组织差异线粒体蛋白质在线粒体内外的分布, 并结合激光共定位技术观察它们在相应组织活细胞内的表达与定位. 研究发现, 这些核基因编码的线粒体蛋白确有组织特异性分布和线粒体内外丰度差异特性. 本结果为组织特异性线粒体蛋白质的深入研究奠定了实验基础.     

普通小麦线粒体蛋白质的双向电泳分析

采用改良的IEF-SDS双向电泳技术对普通小麦(T.aestivum L.)线粒体蛋白质进行了分析。电泳结果表明:改良后的电泳系统稳定性和重复性较好,并且分辨率较高;考马斯亮蓝染色图谱中线粒体多肽呈现150—180个斑点;本文还就一些技术理论等问题进行了讨论。     

家蚕丝腺蛋白质组学研究方法的建立

通过高精度的双向电泳技术对家蚕中部丝腺组织的蛋白质进行分离,采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(matrix-assistedlaserdesorption/ionizationtimeofflightmassspectrometry,MALDI-TOF-MS)对其中一些表达量较高的蛋白点进行鉴定,并利用GPMAW(GeneralProtein/MassAnalysisforWindows)软件结合家蚕基因组预测的蛋白质数据库构建本地的肽质量指纹图谱数据库,对所得到的肽质量指纹图谱进行分析。研究发现,经过双向凝胶电泳及其图象分析技术,硝酸银染色和考马斯亮蓝染色分别能分离出500个以上和100个以上的蛋白点。这些蛋白质点主要集中在分子量15~90kD区域,等电点pH3·5~7之间。MALDI-TOF-MS鉴定的25个考染蛋白点中有60%以上的PMF(PeptideMassFingerprint)的信号峰较强。在数据库检索过程中,利用家蚕肽质量指纹数据库所得检索结果与在Mascot的检索结果相比,前者不仅能够准确鉴定出一些已有研究报道的蛋白,从而验证检索方法的可行性,而且还能够对一些已经被家蚕基因组数据库所预测但未曾报道的新蛋白质进行鉴定,从而建立了一整套适合于家蚕蛋白质组研究的方法,并为其它绢丝昆虫蛋白质组研究提供了重要参考。     

蛋白质组研究的技术体系及其进展

随着后基因组时代的到来,蛋白质组研究越来越受到国内外科学工作者的密切关注, 我国国家自然科学基金委员会已把蛋白质组研究列为重大科研项目.概述了蛋白质组研究中的基本技术,包括双向凝胶电泳的样品制备和分离、蛋白质的检测、凝胶图像分析、蛋白质的鉴定以及蛋白质数据库构建等,并就蛋白质鉴定的常用方法如氨基酸组成分析方法、蛋白质末端序列分析、肽质量指纹谱作了详细阐述.直观地列出了蛋白质组研究的技术体系流程图,着重介绍了蛋白质组研究的最新技术及其进展.     

蛋白质磁共振——从结构生物学到结构基因组学

在后基因组时代,随着大量物种全基因组序列的获得,结构生物学家面临着结构基因组学的新机遇和挑战。与传统的结构生物学不同的是,结构基因组学的研究主要集中在结构和功能未知并且与从前研究的蛋白质相似性很小的蛋白质。准确的来讲,结构基因组学通过高通量蛋白质表达、结构解析来完成所有蛋白质家族的结构表征,从而能够通过结构预测功能。加州结构基因组学联合实验室发展了高度自动化的蛋白质合成、结晶、结构解析生产线。然而由于一些蛋白质不能被结晶,要想覆盖所有蛋白质结构域还有很大困难。Wuthrich的研究小组通过一些高通量的目的蛋白质筛选和NMR结构解析的方法解决了这一难题。与X射线晶体学解析蛋白质结构相比,NMR技术由于能够解析更接近生理状态的溶液结构而具有互补性。通过获得溶液中的蛋白质稳定性、动力学特征和相互作用信息,正如在朊蛋白和SARS相关蛋白的研究中所表现的那样,NMR技术从扩大已知的蛋白质结构数据库、新的蛋白质功能到化学生物学研究中都扮演着激动人心的角色。     

尿液蛋白质组在膀胱癌临床诊治中的应用

膀胱癌是一种常见的泌尿系统疾病,尿细胞学检查与膀胱镜检查是膀胱癌的主要临床诊断手段,但尿细胞学检查敏感性较差,膀胱镜检查为侵入性检查,易给病人带来强烈的不适感;且膀胱癌具有易复发的特点,大部分患者必须面临频繁的检查,临床亟需发展舒适、准确的检查手段.尿液存储是膀胱的主要生理作用,尿液可以直接接触肿瘤实体,肿瘤分泌的一些蛋白质分子极可能进入尿液中,并且患者尿液样本便于足量多次收集.同时,蛋白质组技术以及尿液蛋白质组研究的快速发展,为我们利用尿液研究膀胱癌提供了便利的途径.本文系统总结了尿液蛋白质组研究的主要技术手段,重点关注膀胱癌尿液蛋白质组研究趋势和应用方向,以期为利用尿液蛋白质组研究膀胱癌提供助力.     

蛋白质组学中新蛋白质鉴定的研究方法和策略

当前,基于生物质谱进行蛋白质鉴定的技术已经成为蛋白质组学研究的支撑技术之一.产生的数据主要使用数据库搜索的方法进行处理,这种方法的一大缺陷是不能鉴定数据库中未包含的蛋白质,因此如何充分利用质谱数据对蛋白质组研究的意义很大,而新蛋白质鉴定更是其中一个重要的内容.新蛋白质鉴定是蛋白质鉴定的一个方面,新蛋白质的定义按照序列和功能的已知程度分为3个层次;以蛋白质鉴定的方法为基础,目前新蛋白质鉴定的方法可分为denovo测序和相似序列搜索结合的方法以及搜索EST、基因组等核酸数据库的方法2大类;两者各有利弊.存在各自的问题和相应处理的策略.不同的研究者可以根据具体目的应用和发展不同的鉴定方法,同时新蛋白质的鉴定也将随着蛋白质组学研究的发展而更加完善.     

蛋白质组图谱数据库的建立

中国科学院上海生命科学研究院生物信息中心与蛋白质组研究中心将公布我国第一个蛋白质组图谱数据库。数据库由物理层、链路层、交互层三层构架组成 ,数据库开发全面采用Java技术 ,具有完全的平台无关性。用户可以方便地对数据库中的图谱进行浏览 ,还可以使用数据库提供的多种检索工具获得感兴趣蛋白质的具体信息     

应用单克隆抗体鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白

对线粒体蛋白质组的鉴定和分析有助于理解线粒体的功能和相关疾病的发病机制, 包括能量代谢、凋亡、自由基产生、产热作用、钙离子信号通路等. 本实验旨在鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白. 用线粒体蛋白质作为免疫原, 经过细胞融合、筛选和克隆, 制备了240多个单克隆抗体杂交瘤细胞系. 单克隆抗体识别的线粒体蛋白抗原通过人类肝脏cDNA表达文库筛选方法鉴定, 相应的线粒体蛋白质的亚细胞定位通过免疫组化证实. 发现了肝脏线粒体中6个抗原优势蛋白, 分别被至少两种特异性的单克隆抗体所识别. 这6个蛋白分别是乙酰辅酶A酰基转移酶(线粒体3-酮酯酰辅酶A硫解酶)2、醛脱氢酶1家族A1、氨甲酰磷酸合成酶1、二氢硫辛酰胺S乙酰转移酶(丙酮酸脱氢酶复合物的E2组分)、烯酰辅酶A水合酶1和羟基类固醇(11β)脱氢酶1. 这些单克隆抗体有望应用于人类肝脏蛋白质组计划的相关研究, 如去除优势蛋白、蛋白与蛋白之间相互作用的研究和验证等.     

线粒体分裂和融合相关蛋白质的研究进展

线粒体是多细胞生物的一个重要组成部分,它对细胞以及机体的健康具有十分重要的作用。线粒体可以产生能量,介导钙和活性氧信号转导,甚至调控细胞凋亡。近年来研究显示,线粒体在细胞中处于不断分裂与融合的状态,并且可以在细胞内重新分布,线粒体的这种特性统称为线粒体动力学。线粒体动力学对维持线粒体各种功能极其重要,成为了近年来的研究热点。本文重点综述了哺乳动物细胞内线粒体分裂和融合相关蛋白质的结构以及生物学功能。     

规模化蛋白质相互作用的研究技术

蛋白质相互作用既是蛋白质执行功能的主要方式,也是细胞功能调控网络的结构基础。蛋白质间异常的相互作用及其连锁网络的紊乱是引起许多病理改变的原因。作为功能基因组和蛋白质组研究的重要内容,规模化蛋白质相互作用研究已成为近年国际上研究的热点之一。文章综述了当前规模化蛋白质相互作用研究中的常用技术和常用蛋白质相互作用数据库,研究者可根据研究需要和技术特点利用这些资源。     

宏蛋白质组学信息分析的基本策略及其挑战

宏蛋白质组学是一门新型科学,它运用质谱技术规模化地采集自然界微生物种群的蛋白质信息,并结合多种组学数据,开展微生物种群的遗传特征及其生物功能的研究.宏蛋白质组学的信息分析与传统蛋白质组学方法有较大的不同,亟需拓展新的分析思路.由于宏蛋白质组的研究对象是复杂度极高的微生物样品,因此,需要构建尽可能囊括样本中所含微生物的基因组信息的物种数据库.面对庞大的数据库,必须考虑到分析过程中所消耗的计算资源和鉴定结果的质控标准,因此,需要高度优化库容量、搜库、假阳性控制等参数.鉴于宏蛋白质组数据中广泛存在复杂的同源蛋白质序列,因此,需要充分利用NCBI数据库中的分类信息进行匹配,并运用LCA算法过滤处理才能将蛋白质有效地归组到物种.本文立足于宏蛋白质组学信息分析,从宏蛋白质组的数据库建立、蛋白质归并、生物学意义发掘等几个方面着手,对该领域的发展现状、面临挑战以及未来研究方向进行了评述.     

蝶类线粒体基因组学研究进展

蝶类所蕴含的生态和形态多样性信息十分丰富,并一直作为进化生物学和生态学研究的模型系统之一。随着分子生物学的发展,分子生物学技术被广泛应用于蝶类系统学研究。但随着研究的深入,简单的分子片段已不能满足研究的需求,需要挖掘新的分子标记。近年来,线粒体全基因组已成为蝶类分子系统学研究中的重要分子标记之一,并广泛应用于蝶类各阶元的研究中。就蝶类线粒体基因组的测序进展、基因组的结构特征、线粒体基因(蛋白质编码基因、tRNA基因、rRNA基因)的特征、A+T富集区的特征、基因重叠现象及线粒体基因组在分子系统学方面的应用进行了概述,同时也分析了线粒体基因组在应用中存在的一些问题。     

蛋白质组学研究相关技术及进展

蛋白质组学以蛋白质组为研究对象,应用相关研究技术,从整体水平上来认识蛋白的存在及活动方式。随着人类基因组计划的完成,蛋白质组学的研究也得到了快速发展,与蛋白质组学研究相关的一些技术也日益得到完善和提高。简要综述了近年来蛋白质组学研究中最为重要的样品制备、蛋白质分离、蛋白质鉴定等技术及研究进展。     

哺乳动物线粒体蛋白质翻译及其调控机制

线粒体是真核细胞内参与能量生成和物质代谢的重要细胞器。线粒体核糖体(mitochondrial ribosome, MR)作为细胞器中的翻译机器,用于表达线粒体DNA(mitochondrial DNA, mtDNA)编码的基因。近年来,随着研究的不断深入,人们对参与哺乳动物线粒体蛋白质翻译的蛋白质因子及其翻译的基本过程有了越来越清晰的认识,这对阐明线粒体蛋白质翻译的调控机制及研究人类线粒体疾病等方面具有重要的意义。线粒体蛋白质的翻译过程分为起始、延伸、终止和回收四个阶段。本文综述哺乳动物线粒体核糖体的结构与功能,以及线粒体蛋白质翻译因子的性质与功能,并进一步探讨翻译激活因子、微小RNA、线粒体COX翻译调控组装中间体(mt-translation regulation assembly intermediate of COX, MITRAC)以及核糖体的翻译后修饰对线粒体蛋白质翻译的调控及其机制,展望其对人类线粒体相关疾病研究的应用前景。