水稻蛋白质组双向电泳优化流程及方法

双向电泳是分析蛋白质混合物的一种有力手段, 已在蛋白质组研究中得到广泛应用。水稻(Oryza sativa)作为重要的粮食作物, 对其蛋白质组学研究开展较早。但由于技术复杂, 对实验操作要求高, 初学的研究者很难在较短的时间内掌握该实验技术。该文介绍了水稻研究中适合多个组织的双向电泳实验方法和优化流程。该优化流程能使新的研究者逐步优化实验条件, 更快更好地完成双向电泳实验。同时详细介绍了实验关键环节的操作方法。     

水稻蛋白质组学研究

水稻是全球最重要的粮食作物之一,目前水稻基因组精细图谱已得到全面解析,运用以双向电泳和质谱分析为主的蛋白质组技术平台对水稻各种组织器官进行蛋白质组学研究也取得了诸多进展,对水稻蛋白质组研究背景,技术路线及取得的进展进行了介绍,并对水稻蛋白质组的发展作了展望。     

植物叶片蛋白质双向电泳技术的改进与优化

通过对传统的双向电泳方法进行改进与优化,得到了一种适合于分析植物叶片蛋白质的双向电泳新方法。用改进后的方法对水稻不同时期成熟叶片蛋白质进行双向电泳分离,结果显示其稳定性和重复性好,分辨率较高,经考马斯亮蓝染色后可分辨出３００多个蛋白质（肽）点。它们的等电点和分子量主要分布于ｐ＊４．１－８．２和１０－１００ｋＤａ之间,本还就实验过程中出现的一些技术问题进行了讨论。     

拟南芥蛋白质组研究中双向电泳技术条件的优化

双向电泳技术是蛋白质组学研究中的关键技术,是目前分辨率最高的工具之一.而提高双向电泳图蛋白质点的数目和分辨率,可以提高蛋白质组技术平台的信息完整性.通过对拟南芥双向电泳技术过程中的适当改进,如蛋白质的提取与溶解方法、上样量和聚丙烯酰胺凝胶浓度,加入硫脲,硫代硫酸钠等,对拟南芥双向电泳技术进行了优化,提高了双向电泳图谱的蛋白质点数目与分辨率.     

发菜蛋白质组双向电泳技术的建立及优化

为建立适用于发菜(Nostoc flagelliforme)蛋白质组研究的双向电泳技术,对发菜蛋白质的提取、裂解、上样量、IEF及SDS-PAGE电泳等关键步骤进行了优化,结果显示:发菜蛋白质主要分布在pH 4～7范围内,采用改良TCA法可提高提取液中蛋白质的含量和双向电泳图谱的分辨率,裂解液含60 mmol/L DTT,24 cm IPG胶条上样量1.5 mg时不仅提高了蛋白质的溶解性,而且改善了双向电泳的分离效果,得到近800个蛋白点,且蛋白点清晰,图谱分辨率较好.采用优化后的双向电泳体系提高了发菜蛋白质双向电泳的分辨率和重复性,建立起一套适用于发菜蛋白质组分析的双向电泳方法.     

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。     

莲种子蛋白质提取方法比较与双向电泳分析

莲(Nelumbo nucifera Gaertn.)不仅是重要的水生蔬菜作物之一,而且是进行基础研究的好材料。本文采用4种蛋白质提取方法(新型TCA/丙酮法、传统TCA/丙酮法、改良的Tris-HCl法、Tris-饱和酚法)并结合双向电泳技术,对莲子蛋白质提取方法进行筛选与优化。双向电泳实验结果显示,所得蛋白质图谱与莲种子蛋白质组成分布特点一致。通过PDQuest软件分析表明,新型TCA/丙酮法适用于莲子叶和胚芽组织的双向电泳蛋白质提取,而传统TCA/丙酮法则适用于莲胚轴组织双向电泳的蛋白质提取。研究结果为进一步利用质谱进行莲子蛋白质组研究奠定了基础。     

种子蛋白质亚基结构快速测定双向电泳法

介绍了还原条件与非还原条件双向电泳法,并应用此方法研究了种子蛋白质亚基结构,实验结果表明,这种双向电泳法能快速地测定种子蛋白质的亚基结构。     

水牛睾丸曲精细管蛋白质组双向电泳方法的建立及优化

建立并优化了沼泽型水牛睾丸曲精细管蛋白质分离的双向电泳体系,为后续水牛睾丸曲精细管蛋白质表达谱的鉴定和研究奠定基础。比较不同IPG胶条(线性与非线性)、胶条pH范围和蛋白质上样量这三个参数对双向电泳结果的影响。结果显示,采用上样量350μg的曲精细管总蛋白、24 cm且pH值4～7的线性IPG胶条能够更好地分离水牛睾丸曲精细管蛋白质,获得质量较好且分辨率较高的双向电泳图谱,得到大约486个蛋白点。双向凝胶电泳技术能够对水牛睾丸曲精细管蛋白质进行有效分离,并通过对双向电泳体系的优化可获得蛋白质点清晰且分辨率更高的双向电泳图谱。     

砂藓总蛋白质提取方法的选取及双向电泳体系的建立

为进行砂藓(Racomitrium canescens)蛋白质组学的双向电泳工作,首要前提是获得质量较好的砂藓总蛋白质,并建立一套完整高效的适用于砂藓的双向电泳体系。本研究以砂藓为研究对象,比较了Tris-酚抽提法、TCA-丙酮法和试剂盒法3种蛋白质提取方法获得砂藓总蛋白质的浓度和完整性,并对砂藓中蛋白质双向电泳的运行条件进行了优化和比较。结果表明:在3种砂藓总蛋白质提取方法中,Tris-酚抽提法获得的砂藓总蛋白质浓度最高,SDS-PAGE电泳结果中条带清晰且较完整,双向电泳后获得的蛋白质点最多,是3种方法中提取砂藓蛋白质浓度最高完整性最好的方法;基于Tris-酚抽提法的基础上进一步对砂藓总蛋白质双向电泳体系进行优化,结果显示:利用pH值范围为pH 4～7的IPG胶条,蛋白质上样量为1 000μg的条件下,获得的砂藓蛋白质双向电泳图谱蛋白质点最多,图谱中可分辨的蛋白质点共(872±15)个,且低丰度蛋白质点清晰。本研究筛选出的方法获得了蛋白质点分布均匀、背景清晰、分辨率高、质量较高的双向电泳图像,建立了砂藓蛋白质组学研究体系的较好方法。本研究结果为砂藓蛋白质组学研究提供了良好基础。     

蛋白质组学研究中的双向电泳技术

蛋白质组学研究已经成为后基因组时代的研究热点,其两大支柱是双向凝胶电泳技术和生物质谱技术。尽管双向电泳技术近几年已经取得了突破性进展,是当前蛋白质分离的最常用技术,但其本身还有一些难以克服的问题。随着质谱技术的快速发展,双向电泳逐渐成为蛋白质组学研究的瓶颈。本综述双向电泳主要技术步骤的现状、存在问题及其改进方向。     

基于Make2D-DB II构建水稻二维电泳-质谱联动数据库

基于Make2D—DBII软件包构建了一个水稻二维电泳-质谱联动数据库Rice2DDB,介绍了该数据库的构建方法和步骤,为快速发展的水稻蛋白质组学研究提供了数据管理和交流的平台,对其他物种的蛋白质组学研究也具有参考价值。     

Multiresolution image registration for two-dimensional gel electrophoresis

In proteomic research, two-dimensional electrophoresis (2-D) is an important tool for investigating differential patterns of qualitative and quantitative protein expression. The strength of the technique is due to its unrivalled power of being able to separate simultaneously thousands of proteins. The key to the comparison of 2-D protein profiles, however, lies in the use of a fast and robust image matching process which is essential to the subsequent quantification procedure. To satisfy the growing demand for a robust and fully automatic method of matching 2-D gel protein separation profiles, we describe in this paper a novel registration technique based on image intensity distribution rather than selected features. The method uses a multiresolution representation of the gel profiles and exploits the fact that coarse approximations to the optimal matching can be extracted efficiently from low-resolution images. This permits the removal of misalignments at different scales in a systematic manner and the strength of the new method has been confirmed by a double blind trial of 111 2-D gel pairs. The proposed method requires neither landmarks nor an a priori image alignment, and takes about five seconds for processing a typical gel pair on a standard personal computer.     

High throughput two-dimensional blue-native electrophoresis: a tool for functional proteomics of mitochondria and signaling complexes

The recent upsurge in proteomics research has been facilitated largely by streamlining of two-dimensional (2-D) gel technology and the parallel development of facile mass spectrometry for analysis of peptides and proteins. However, application of these technologies to the mitochondrial proteome has been limited due to the considerable complement of hydrophobic membrane proteins in mitochondria, which precipitate during first dimension isoelectric focusing of standard 2-D gels. In addition, functional information regarding protein:protein interactions is lost during 2-D gel separation due to denaturing conditions in both gel dimensions. To resolve these issues, 2-D blue-native gel electrophoresis was applied to the mitochondrial proteome. In this technique, membrane protein complexes such as those of the respiratory chain are solubilized and resolved in native form in the first dimension. A second dimension sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis gel then denatures the complexes and resolves them into their component subunits. Refinements to this technique have yielded the levels of throughput and reproducibility required for proteomics. By coupling to tryptic peptide fingerprinting using matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry, a partial mitochondrial proteome map has been assembled. Applications of this functional mitochondrial proteomics method are discussed.     

Separation of allelic variants by two-dimensional electrophoresis.

The resolving power of two-dimensional (2-D) gel electrophoresis has been tested using 17 allele products at five loci. Standard O'Farrell gels could separate 13 of these isozymes. The addition of a second pH gradient made it possible to separate all but one of the variant proteins. These results indicate that 2-D gel electrophoresis can resolve more than 90% of variants originally detected by one-dimensional (1-D) electrophoresis. The implications of these results for the low estimates of average heterozygosity obtained in surveys using 2-D gel electrophoresis are discussed.     

Protein analysis of dwarfed transgenic rice plants overexpressing GA2-oxidase gene

Using 2-D electrophoresis, we analyzed proteins from transgenic rice overexpressing gibberellin acid (GA) catabolic enzyme, GA2-oxidase. These results indicate eight specific proteins differentially expressed in the transformed rice stems of T₁ generation, but non in case of T₂ generation. Proteins isolated from different stages of leaves of T₁ generation showed no significant differences, except one-month-old leaf, where five differentially expressed proteins are visible.This work was supported in part by a research project of an Identification and Analysis of Proteins for Gene Discovery and Elucidation of Functions of Useful Genes in Rice Genome from Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, and also supported by a part of grant from the Program of Basic Research Activities for Innovative Biosciences. Martin Hajduch was supported by European Commission’s specific research and technological development program “Confirming the International Role of Community Research” 1998-2002 (EU Fellowship to Japan). The authors are solely responsible for the content of this paper and it does not represent the opinion of the Community, and the Community is not responsible for any of use that might be made of date appearing herein.     

蛋白质组技术进展

蛋白质组研究是近年兴起的生命科学的前沿领域,是生命科学进入后基因组时代的标志之一。蛋白质组研究中的主要技术是双向凝胶电泳技术和质谱技术。本文简要综述了双向凝胶电泳和质谱技术的现状及存在的问题。     

水稻花药总蛋白质双向电泳方法的改良与优化(简报)

双向电泳作为蛋白质组学核心技术之一,目前已广泛地应用在植物领域,并且成功应用于水稻代谢和调节等方面的研究。谢锦云等利用溶液法提取温敏核不育水稻花药总蛋白质,利用pH3-10线性胶条分离,经银染显色后检测到约1,000个     

植物蛋白质组学研究若干重要进展

植物蛋白质组学近年来正从定性向精确定量蛋白质组学的方向发展。国际上近两年发表的约160篇研究论文报道了利用不断改进的双向电泳结合生物质谱技术、多维蛋白质鉴定技术,以及包括双向荧光差异凝胶电泳、幅N体内代谢标记、同位素标记的亲和标签、同位素标记相对和绝对定量等在内的第2代蛋白质组学技术,对植物组织（器官）与细胞器、植物发育过程和植物响应环境胁迫的蛋白质组特征,以及植物蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用等方面的研究成果。该文对上述报道进行总结,综述了2007年以来植物蛋白质组学若干重要问题研究的新进展。