生物质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

随着技术的进步,蛋白质组学的研究重心由最初旨在鉴定细胞或组织内基因组所表达的全部蛋白质转移到从整个蛋白质组水平上阐述包括蛋白翻译后修饰、生物大分子相互作用等反映蛋白质功能的层次。多种质谱离子化技术的突破使质谱技术成为蛋白质组学研究必不可少的手段。质谱技术联合蛋白质组学多角度、深层次探索生命系统分子本质成为现阶段生命科学研究领域的主旋律之一。本文简要综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的原理、方式和应用,并对其发展前景做出展望。     

蛋白质组学技术进展及其在微循环研究中的应用

微循环遍及全身,直接参与机体物质、能量与信息传递,与心、脑及外周血管疾病、糖尿病、结缔组织病及创伤、感染、休克等病理过程的发生、发展、疗效及预后判断关系密切,其功能改变涉及多种细胞因子与蛋白质组分之间动态、复杂、精细的相互作用。蛋白质组学作为一门研究细胞蛋白质的组成及其活动规律的新兴学科,有助于阐明生理或病理条件下的微循环改变的分子机制。本文综述近年来蛋白质组学技术进展及其在微循环研究中的应用。     

抗体芯片技术及其在寄生虫研究中的应用

随着蛋白质组学相关技术的深入发展,使病原体入侵与宿主间相互作用的研究越来越深入,蛋白质互作和蛋白质表达模式的高通量、大规模分析成为可能。通过其技术对蛋白质进行系统分析和鉴定,对疾病的发生发展具有很高的参考价值。抗体芯片分析蛋白质以其微型集成化、大规模化和高通量化的优点,广泛被应用于生物医学领域。对抗体芯片技术目前的研究进展及其在寄生虫研究方面的应用进行了阐述。寄生虫具有独特的发育过程,其不同发育阶段表达虫体蛋白及排泄分泌产物具有很大差异,将抗体芯片技术应用于寄生虫蛋白质组学研究,对特异性标识抗原筛选,探索寄生虫生长发育、定植入侵、免疫逃避和免疫抑制等具有重要意义,为寄生虫病的早期诊断及治疗,寻找新的药物靶点等奠定基础。同时,为寄生虫蛋白质组学进一步研究提供新的思路和方法。     

蛋白质组学在信号转导研究中的应用

新近发展起来的蛋白质组学高通量技术引入到信号转导通路研究中,产生了一个新的研究领域：信号转导蛋白质组学。其作为功能蛋白质组学的一个重要组成部分,以研究信号转导通路以及其中的信号分子改变的蛋白质组学。克服了传统地针对单条信号转导通路以及其中的单个信号分子研究策略的局限性,能够在一次实验中系统地研究多条信号转导通路中的蛋白质一蛋白质间的相互作用、蛋白质磷酸化等翻译后修饰和下游靶蛋白的改变,有助于全面阐述信号转导通路,已成为一个新的研究热点。     

蛋白质相互作用研究的新技术与新方法

目前,蛋白质相互作用已成为蛋白质组学研究的热点. 新方法的建立及对已有技术的改进标志着蛋白质相互作用研究的不断发展和完善．在技术改进方面,本文介绍了弥补酵母双杂交的蛋白定位受限等缺陷的细菌双杂交系统;根据目标蛋白特性设计和修饰TAP标签来满足复合体研究要求的串联亲和纯化技术,以及在双分子荧光互补基础上发展的动态检测多个蛋白质间瞬时、弱相互作用的多分子荧光互补技术．还综述了近两年建立的新方法：与免疫共沉淀相比,寡沉淀技术直接研究具有活性的蛋白质复合体;减量式定量免疫沉淀方法排除了蛋白质复合体中非特异性相互作用的干扰;原位操作的多表位－配基绘图法避免了样品间差异的影响,以及利用多点吸附和交联加固研究弱蛋白质相互作用的固相蛋白质组学方法.     

糖尿病肾病蛋白质组学研究进展

糖尿病肾病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病的主要并发症之一,严重威胁人类健康与生命.截至目前, DKD的致病机制尚未阐释清楚,且临床常用诊断方法的灵敏性和准确性并不十分理想,从而导致DKD确诊后治疗方案的确定比一般性肾脏疾病更为棘手.蛋白质作为生命活动的主要承担者与体现者,直接参与和调控各种生命过程.从蛋白质组学水平开展DKD研究,能够从整体、动态、互作网络等视角探究该疾病相关分子机制.针对不同生理病理条件下的DKD临床样本开展蛋白质组学研究,可全面探查与DKD显著相关的关键蛋白质;通过对这些蛋白质进行深入分析和验证,能够更直观地理解DKD发生发展的分子机制,并获得DKD进程相关候选标志物和后续疾病的潜在治疗靶点,为DKD的早期诊断和治疗新方法的探究奠定基础.近年来,随着蛋白质组学技术的不断发展,在蛋白质分离、质谱鉴定、生物信息学分析等蛋白质组学核心技术基础上衍生出了许多新兴技术,进一步推动了蛋白质组学在疾病生物标志物筛选、致病分子机制揭示、药物作用蛋白质靶点等研究中的应用.本文基于蛋白质组学研究技术,主要从DKD致病机制研究、早期诊断潜在生物标志物筛选、治疗靶点及效果评估三个方面对蛋白质组学在DKD研究中的应用进展进行了系统性综述.尽管蛋白质组学在DKD研究中取得了长足的进步,但仍具有较大的发展空间,特别是现已识别的大量潜在DKD分子标志物的相关性分析、药物蛋白质作用靶点临床验证与应用将是DKD未来研究的重点.     

蛋白质组学技术及其在心血管疾病研究中的应用

蛋白质组学是旨在研究蛋白质表达谱和蛋白质与蛋白质之间相互作用的新的领域。蛋白质组学的研究必须依赖高通量、自动化程度很高的技术。双向电泳、液相色谱和生物质谱技术的发展推动了蛋白质组学的研究。蛋白质组学为疾病发病机制的研究提供了新的思路和方法 ,本文重点介绍了蛋白质组学技术在心血管疾病研究中的应用     

水稻蛋白质组学研究进展

蛋白质组是一个基因组所表达蛋白质的总称,研究内容包括蛋白质基本氨基酸序列的鉴定到相关性状、修饰、功能及不同类型蛋白分子相互作用等等。本文简要介绍了蛋白质组学的产生背景,以及主要研究技术包括双向电泳(2D-PAGE)质谱、蛋白质芯片、酵母双杂交,并重点介绍了近期水稻蛋白质组学应用研究进展。     

基于质谱技术的蛋白质互作研究进展

蛋白质作为生命活动的执行者,其功能往往体现在与其他蛋白质的相互作用中,研究蛋白-蛋白相互作用对于人们深入了解和预防传染病、靶向治疗多基因疾病、阐明蛋白质的分子作用机制及各种复杂的生命现象具有重要意义。目前,有多种技术被用来研究蛋白间的相互作用,研究难点在于实时捕获瞬时或弱蛋白质间的相互作用,质谱技术（mass spectrometry, MS）可在某种程度上解决该难点。由于质谱技术可研究简单的蛋白质复合物再到大规模的蛋白质组实验,基于质谱技术研究蛋白质间相互作用被越来越多地应用于科学研究中。综述了蛋白质间相互作用检测方法的研究进展,重点介绍了氢氘交换质谱法和化学交联质谱法研究蛋白质间相互作用的优缺点及其应用,最后对基于质谱技术研究蛋白质间相互作用进行了总结与展望,以期为深入开展相关研究提供借鉴。     

蛋白质组学在干细胞研究中的应用

蛋白质组学技术通过整合多项技术来分析生物体的全部蛋白质成分,通过考察不同状态下细胞或组织蛋白质组的变化情况来了解细胞活动的分子机理。干细胞分化过程中受外界条件的影响其蛋白表达模式也表现出一定的差异,对干细胞分化过程中进行蛋白质组学研究将有利于从蛋白质分子水平上阐明干细胞的分化机理。本文对蛋白质组学及其在干细胞研究中的应用加以评述。     

蛋白质组学在阿尔采末病中的研究进展

蛋白质组学是基因组时代产生的一门重要学科,是从整体水平对蛋白质的综合分析。阿尔采末病（Alzheimer’s disease,AD）是常见而复杂的神经退行性疾病之一。应用蛋白质组学对AD进行研究,不仅可在蛋白质水平上揭示疾病的本质,还有助于全面探讨AD的病理机制,建立诊断标准,发现药物治疗靶点。本文从病理机制（特别是蛋白质翻译后修饰）、发现临床生物标签及治疗药物三个方面,对蛋白质组学在AD中的研究进展进行了综替。     

蛋白质组学在结核分枝杆菌研究中的应用

蛋白质组学是在基因组学基础上发展起来的新兴学科, 其基本技术包括样品制备、蛋白质分离和蛋白质鉴定分析, 其中的核心技术是双向凝胶电泳技术(2-Dimensional Electrophoresis, 2-DE)和质谱技术(Mass Spectrometry, MS)。近年来, 蛋白质组学技术已应用于结核分枝杆菌的研究领域。应用蛋白质组学技术分离、鉴定、检测结核分枝杆菌致病株的全菌蛋白及分泌蛋白, 分析其蛋白组成, 可深入解析结核分枝杆菌的致病机理和耐药机制。通过对结核分枝杆菌致病株抗原的分析, 为研制预防结核病的新型疫苗拓展了空间。通过对结核分枝杆菌临床分离株的蛋白组成分析还发现了一些有意义的结核病早期诊断标志物。蛋白质组学技术还应用于寻找新的药物靶标, 在研制和筛选新的抗结核药物等方面展示了一些有价值的研究成果, 为更好地开展结核病的预防、早期诊断及治疗打下了基础。     

Proteomics technologies and challenges

Proteomics is the study of proteins and their interactions in a cell. With the completion of the Human Genome Project, the emphasis is shifting to the protein compliment of the human organism. Because proteome reflects more accurately on the dynamic state of a cell, tissue, or organism, much is expected from proteomics to yield better disease markers for diagnosis and therapy monitoring. The advent of proteomics technologies for global detection and quantitation of proteins creates new opportunities and challenges for those seeking to gain greater understanding of diseases. High-throughput proteomics technologies combining with advanced bioinformatics are extensively used to identify molecular signatures of diseases based on protein pathways and signaling cascades. Mass spectrometry plays a vital role in proteomics and has become an indispensable tool for molecular and cellular biology. While the potential is great, many challenges and issues remain to be solved, such as mining low abundant proteins and integration of proteomics with genomics and metabolomics data. Nevertheless, proteomics is the foundation for constructing and extracting useful knowledge to biomedical research. In this review, a snapshot of contemporary issues in proteomics technologies is discussed.     

Towards a comprehensive understanding of Bacillus subtilis cell physiology by physiological proteomics

Using Bacillus subtilis as a model system for functional genomics, this review will provide insights how proteomics can be used to bring the virtual life of genes to the real life of proteins. Physiological proteomics will generate a new and broad understanding of cellular physiology because the majority of proteins synthesized in the cell can be visualized. From a physiological point of view two major proteome fractions can be distinguished: proteomes of growing cells and proteomes of nongrowing cells. In the main analytical window almost 50% of the vegetative proteome expressed in growing cells of B. subtilis were identified. This proteomic view of growing cells can be employed for analyzing the regulation of entire metabolic pathways and thus opens the chance for a comprehensive understanding of metabolism and growth processes of bacteria. Proteomics, on the other hand, is also a useful tool for analyzing the adaptational network of nongrowing cells that consists of several partially overlapping regulation groups induced by stress/starvation stimuli. Furthermore, proteomic signatures for environmental stimuli can not only be applied to predict the physiological state of cells, but also offer various industrial applications from fermentation monitoring up to the analysis of the mode of action of drugs. Even if DNA array technologies currently provide a better overview of the gene expression profile than proteome approaches, the latter address biological problems in which they can not be replaced by mRNA profiling procedures. This proteomics of the second generation is a powerful tool for analyzing global control of protein stability, the protein interaction network, protein secretion or post-translational modifications of proteins on the way towards the elucidation of the mystery of life.     

蛋白质组学技术在感染研究中的应用

蛋白质组学的目标在于阐明特定生物体、组织、细胞或亚细胞结构中全部蛋白质的表达模式和功能模式,其技术平台由高通量的蛋白质分离技术、鉴定技术和生物信息学组成。在许多研究领域,蛋白质组学技术为阐明疾病过程和生命现象的分子机制提供了全面、网络和动态的蛋白质组信息。感染是重要的基本致病因素之一,蛋白质组学的研究策略和技术方法有利于快速分离鉴定病原体蛋白质组、宿主免疫细胞蛋白质组、感染相关蛋白、疫苗候：选抗原蛋白、生物标志物和药物靶标,从而明显加快病原体、宿主反应、感染发病机制以及感染预防、诊断和治疗等相关研究的进程。     

蛋白质组学在疾病研究中的应用

蛋白质组学是在蛋白质水平定量、动态、整体地研究生物体的一门学科。双向电泳技术、质谱技术和生物信息学是蛋白质组学的三大支撑技术。近年来,蛋白质组学技术从整体水平出发,在更贴近生命本质的层次上去发现和理解并应用于许多疾病的早期预警、诊断和治疗。我们对蛋白质组学在心血管疾病、肝病、胰腺疾病和自身免疫性疾病等研究中的应用做了简单阐述,揭示了蛋白质组学技术在许多重大疾病研究方面具有十分诱人的发展前景。     

Pharmaco-proteomic analysis: application of proteomic analysis to the discovery and development of new drugs

Pharmacoproteomics may be defined as proteomics applied to the discovery of new therapeutic targets and to the study of drug effects. Proteomics is a powerful technique for analyzing the protein expression profiles in a biological system and its modifications in response to a stimulus or according to the physiological or pathophysiological states. Thus it is a technique of choice for the discovery of new drug targets. It is also an interesting approach for the study of the mode of action of treatments and preclinical drug development. This pharmacoproteomic approach may be particularly useful for the research of new molecular alterations implicated in type 2 diabetes and/or obesity and for the further characterization of existing or new drugs.     

Role of neuroproteomics in CNS drug discovery

Neuroproteomics is the application of proteomics to the study of the CNS and its disorders. Proteomic technologies can be applied to the discovery of targets for drugs to treat neurological disorders. Diseases that are particularly suitable for this approach are those with protein pathology, such as Alzheimer's disease. Important receptors for CNS drugs include proteins such as G-protein-coupled receptors, N-methyl-d-aspartate receptors and protein kinases. Molecular diagnostics can be based on proteins detected in the cerebrospinal fluid and these same proteins can serve as drug targets. Proteomics complements pharmacogenomics and will facilitate the development of personalized medicines for neurological disorders.     

丝状真菌蛋白质组学研究进展

丝状真菌不仅是致病菌,而且在异源表达工业酶、化学制品以及药物活性物质中发挥着越来越重要的作用。随着人类基因组计划的实施和推进,生命科学研究已进入了功能基因组时代,特别是蛋白质组学,在蛋白质水平对丝状真菌细胞生命过程中蛋白质功能和蛋白质之间的相互作用以及特殊条件下的变化机制进行研究,对生命的复杂活动进行深入而又全面的认识也为丝状真菌工业酶制剂和重组药物的开发提供广阔的创新空间。本文综述了蛋白质组学的研究内容和方法,总结了其在丝状真菌致病菌、抗生素产生菌和纤维素酶产生菌中的应用现状。不同层次的功能基因组学分析可以从各个角度掌握生物体的代谢网络和调控机制,本文还对蛋白质组学以及功能基因组学各部分内容的整合运用进行了展望。     

A proteomics strategy for the analysis of bacterial biodegradation pathways

Bacterial biodegradation (bioremediation) is the use of microorganisms to break down organic materials into simpler compounds; it plays a pivotal role in the clean-up of hazardous wastes in the environment. Following the completion of genome sequencing in bacteria capable of biodegradation, functional genomic studies have played a major role in obtaining information on bacterial biodegradation pathways. Novel proteomics technologies have recently been developed to make it possible to analyze global protein expression. Proteomics can also provide important information on the life cycle, regulation, and post-translational modification of proteins induced under specific conditions. Proteomics technologies have been applied to the comprehensive study of bacterial biodegradation. In this paper, we introduce the proteomics technologies applicable to bacterial biodegradation studies, review the results of the proteomics analysis of representative biodegrading bacteria, and discuss the potential use of proteomics technologies in future biodegradation studies.