大规模膜蛋白质组鉴定技术进展

生物膜是一类重要的亚细胞结构,含有大量的跨膜蛋白和非跨膜蛋白,负责细胞与外界的物质和信息交换以及行使细胞内的多种功能。鉴定并分析膜蛋白在生物膜上的表达是研究其功能必不可少的步骤。蛋白质组学技术可以在单次实验中一次性从全细胞裂解物中鉴定多达上万个蛋白质,从而为分析这些蛋白的表达提供了直接的证据。但由于膜蛋白具有较强的疏水性,从而导致对膜蛋白的蛋白质组学鉴定相对困难,这也使得对膜蛋白的结构与功能的研究进展相对比较缓慢。随着鸟枪法蛋白质组学(shot-gun proteomics)及滤膜辅助的样品制备(filter aided sample preparation)等为代表的现代蛋白质组学技术的快速发展,膜蛋白的鉴定水平及覆盖率也随之大幅提高。本文主要综述了过去20余年在膜蛋白质组学技术上的重要进展,并以光合作用模式蓝藻集胞藻(Synechocystis sp.PCC6803)的膜蛋白质组学研究为例,阐述了技术的进步如何提高膜蛋白鉴定的覆盖度,以期为其他物种膜蛋白质组全覆盖度的鉴定提供相应理论借鉴。     

叶绿体蛋白质组研究进展

亚细胞蛋白质组学是近年来蛋白组学研究中的一个热点。通过细胞器的纯化和亚细胞组分的分离,降低了样品的复杂性,增大了相应蛋白质组分的富集,有利于由此分离获得的蛋白质的序列分析及功能鉴定。叶绿体蛋白质组为植物亚细胞蛋白质组学研究中相对全面的一部分,利用亚细胞分离结合双向电泳技术系统地鉴定叶绿体中蛋白质组分是获取叶绿体蛋白质信息、确定其功能的重要技术手段。本文就近年来植物叶绿体蛋白质组涵盖的叶绿体内、外被膜、叶绿体基质、类囊体膜和类囊体腔蛋白的研究进行综述,以全面认识叶绿体蛋白的组成、特点及其在叶绿体生理生化代谢网络中的作用。     

细胞质膜蛋白质组学

随着基于质谱的大规模蛋白质鉴定技术的建立,蛋白质组学得到迅速发展。同时由于质膜在细胞生命活动中的重要作用,质膜蛋白质组学逐渐兴起,并发展成为蛋白质组学研究中的重要组成部分。但由于膜蛋白尤其是内在膜蛋白的强疏水性、低丰度,造成蛋白质提取、分离和鉴定相对困难,使质膜蛋白质组成为蛋白质组研究中的一个技术难点。     

种子蛋白质组的研究进展

蛋白质组学是通过对全套蛋白质动态的研究,来阐明生物体、组织、细胞和亚细胞全部蛋白质的表达模式及功能模式。大量可用的核苷酸序列信息和灵敏高速的质谱鉴定技术,使得蛋白质组学方法为分析模式植物和农作物的复杂功能开辟了新的途径。目前,种子蛋白质组研究主要集中在两个方面：一方面是鉴定尽可能多的蛋白,以创建种子特定生命时期的蛋白质组参照图谱;另一方面主要集中在差异蛋白质组,通过比较分析不同蛋白质组,以探明关键功能蛋白。该文综述了近年来种子蛋白质组的研究进展,内容包括种子发育过程中蛋白质组的变化,与种子休眠/萌发相关的蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组、细胞与亚细胞差异蛋白质组以及环境因子对种子蛋白质组的影响;并对种子蛋白质组研究的热点问题进行了展望。     

种子蛋白质组的研究进展

蛋白质组学是通过对全套蛋白质动态的研究, 来阐明生物体、组织、细胞和亚细胞全部蛋白质的表达模式及功能模式。大量可用的核苷酸序列信息和灵敏高速的质谱鉴定技术, 使得蛋白质组学方法为分析模式植物和农作物的复杂功能开辟了新的途径。目前, 种子蛋白质组研究主要集中在两个方面: 一方面是鉴定尽可能多的蛋白, 以创建种子特定生命时期的蛋白质组参照图谱; 另一方面主要集中在差异蛋白质组, 通过比较分析不同蛋白质组, 以探明关键功能蛋白。该文综述了近年来种子蛋白质组的研究进展, 内容包括种子发育过程中蛋白质组的变化, 与种子休眠/萌发相关的蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组、细胞与亚细胞差异蛋白质组以及环境因子对种子蛋白质组的影响; 并对种子蛋白质组研究的热点问题进行了展望。     

鼻咽癌5-8F细胞膜蛋白质组初步分析

细胞膜蛋白是细胞的重要组成部分,作为细胞的"门铃"与"门户",参与细胞内外物质交换、信息转换、细胞生长发育、细胞迁移以及免疫应答等重要生理活动.为鉴定鼻咽癌转移相关膜蛋白,运用差速离心联合双水相方法分离纯化鼻咽癌高转移细胞5-8F的细胞膜,SDS-PAGE分离膜蛋白,液相色谱/电喷雾串联质谱分析(LC-MS/MS)结合生物信息学分析鉴定出316种非冗余蛋白质,其中152种(48.5%)被注释为膜蛋白或膜相关蛋白.通过肿瘤差异蛋白质组数据库(dbDEPD)搜索,发现在114个膜蛋白中有49种膜蛋白与其它肿瘤的发生发展密切相关,其中21个膜蛋白与肿瘤转移相关.进一步分析发现膜蛋白CD104、VDAC2、CD298和SLC25A3与同属头颈部肿瘤的口腔癌转移相关,提示这4个膜蛋白也可能是鼻咽癌潜在的转移相关蛋白.研究结果提供了一个鼻咽癌细胞5-8F包含中高丰度膜蛋白的数据库,为进一步研究头颈部肿瘤鼻咽癌癌变分子机理积累了有价值的资料.     

基于膜上的酵母双杂交系统及其在药物开发中的应用

蛋白质是生命活动的基础.生物体内的蛋白质之间都存在着复杂的相互关系.由于蛋白质中的膜蛋白在各种各样重要细胞过程中起着关键的作用,如光合作用、呼吸作用、信号传导、免疫反应和营养物质的吸收等,因此越来越受到研究者们的重视.对膜蛋白的研究也越来越多.但因为膜蛋白具有疏水性,所以常常用传统的生物化学和遗传学方法,难以对膜蛋白之间以及膜蛋白与胞质蛋白之间的关系进行分析和鉴定.而传统的酵母双杂交系统又因其局限性,不能广泛地用于研究膜蛋白的相互作用.对研究膜蛋白之间及膜蛋白与胞质蛋白之间关系的一种有效方法—基于膜上的酵母双杂交系统,以及该方法在药物开发设计领域中的运用进行了介绍和综述.     

2DE-MS中膜蛋白质组的研究进展

2-维凝胶电泳(2DE)具有高分辨率、高通量等特点,已被广泛地用于蛋白质组的研究.然而,2DE-MS在膜蛋白质组学研究方面却有其局限性,主要因为:膜蛋白具有低丰度、难溶、等电点时易沉淀、难酶解等特点.然而随着亚细胞分离技术和直接的生化方法富集等技术的发展,低丰度问题得到了极大的改善;增溶剂(尿素,硫脲),新的两性离子和非离子去垢剂,以及有机溶剂等的利用极大地改善了膜蛋白质组的溶解性能;同时,一些新的2DE技术的利用扩大了常规2DE的分离范围.在膜蛋白裂解方面,将酶解法与化学法(CNBr)相结合,另外先进的质谱技术的发展使得膜蛋白质组的研究在最近几年取得了较大的发展.现对2DE-MS途径中,膜的富集、膜蛋白的提取、分离、酶解、鉴定方面的进展进行综述.     

肝细胞癌转移相关蛋白的iTRAQ定量蛋白质组学研究

该研究对不同转移能力的人肝癌细胞系全细胞蛋白进行差异蛋白质组分析,以期发现与肝癌转移相关的候选分子。选择具有高、低转移能力的人肝癌细胞系HCCLM6和MHCC97H为研究材料,提取细胞全蛋白,FASP酶切、iTRAQ标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库和GOfact软件对差异蛋白进行生物信息学分析,包括亚细胞定位、生物过程和分子功能富集分析。共鉴定了5 033种蛋白质,其中5 013种蛋白质有定量信息,发现91种差异蛋白(|ratio|≥1.5,单样本t检验,P0.05),其中39种蛋白在高转移细胞HCCLM6中上调,52种下调。差异蛋白的细胞定位主要为细胞质和细胞膜,GO分析显著富集到细胞黏附生物过程和蛋白结合生物功能。该研究建立了高低转移能力的人肝癌细胞系HCCLM6和MHCC97H细胞全蛋白的差异表达谱,发现了4种新的与肝癌转移相关的候选蛋白(微管蛋白链β-2B、着丝粒蛋白F、层黏连蛋白亚基α5和囊泡相关膜蛋白5),为进一步研究肝癌转移机制提供了重要的数据参考。     

快速发展的亚细胞蛋白质组学

亚细胞蛋白质组是蛋白质组学领域中的一支新生力量 ,已成为蛋白质组学新的主流方向 ,通过多种策略和技术方法 ,一些重要的亚细胞结构的蛋白质组不断的得到分析 ,到目前为止 ,几乎所有亚细胞结构的蛋白质组学研究都有报道 ,而且已经深入到亚细胞器和复合体水平 ;另外 ,不仅局限于对亚细胞结构的蛋白组成进行简单分析 ,而且更注重功能性分析 ,将定量技术和差异分析引入亚细胞蛋白质组学 ,来观察此亚细胞结构的蛋白质组在某些生理或病理条件下的变化 ,这已经成为亚细胞蛋白质组学新的发展方向 .亚细胞蛋白质组学最大的困难在于怎样确认鉴定出来蛋白质的定位 ,是在提取过程中的污染还是真正在此亚细胞结构中有定位 ?这将是亚细胞蛋白质组学需要努力解决的挑战 .文章全面介绍了亚细胞蛋白质组学的最新研究进展 ,阐述了亚细胞蛋白质组学面临的挑战 ,并对亚细胞蛋白质组学的发展方向作了展望 .