差异蛋白质组学的研究进展

差异蛋白质组是蛋白质组学研究的一个主要内容,其核心在于寻找某种特定臣寸素引起样本之间蛋白质组的差异,揭示并验证蛋白质组在生理或病理过程中的变化。进一步对蛋白质组差异信息分析后,理论上可以推断造成这种变化的原因。因此,对于临床上肿瘤预诊、药物靶标寻找、细胞调控分子的鉴别等有着极大的实际意义。差异蛋白质组研究要求可靠性和可重复性。因此,对于样本处理要求较高,激光微切割技术和高丰度蛋白去除技术的应用优化了样本处理方法。目前差异蛋白质组的主要研究方法仍是2-DE分离和MS鉴定联合应用,基于2-DE的2-DDIGE方法弥补了2-DE的弱点,更适用于差异蛋白质组研究。除2-DE技术外的其他几种技术手段,如多维液相色谱分离技术、ICAT技术、蛋白芯片技术等差异蛋白质组学研究技术可以作为2-DE技术的补充,甚至或替代技术。     

多维液相色谱分离技术在复杂蛋白质组学样品鉴定中的应用

目的：随着蛋白组学技术的发展,液相色谱-串联质谱的联用技术（液质联用）逐渐成为蛋白组学的主流技术。方法：通过结合各种不同原理的色谱分离类型,多维液相色谱分离技术能够极大的提高分离系统的峰容量,达到有效分离复杂程度很高的蛋白质组学样品的目的。结果：最广泛使用的多维液相色谱分离系统是离子交换色谱（IEX）和反相色谱（RP）的二维结合,近年来又发展出了分离能力更强的三维液相色谱分离系统,并且已经在蛋白质组学研究中得到了应用。结论：本文综述了多种多维液相色谱分离方法,在这些方法中,不同的分离原理的色谱类型被用于肽段或蛋白混合物的预分离中,有效促进了样品的充分分离,极大地提高了复杂样品的蛋白组学鉴定能力。     

蛋白质组学中的分离检测技术

10多年来,随着基因组学研究取得的巨大成就,蛋白质组学的研究也得到了突飞猛进的发展,并产生了许多先进的分离检测技术,包括与电泳相关的和非电泳的技术。本就蛋白质组学中的分离检测技术,如双向电泳、差异凝胶电泳、毛细管电泳、液相色谱质谱联用、蛋白质芯片等作一综述。     

双孢蘑菇基质降解能力退化的差异蛋白质组学分析

对双孢蘑菇CGMCC No. 0214及其基质降解能力退化菌株0214-3、0214-5进行了蛋白质双向电泳（2-DE或2D-PAGE）分析,发现了2个明显的、可重复的差异蛋白质,在退化菌株中分别为上调和下调表达,且2个退化菌株表现一致。根据质谱（MALDI-TOF/MS）分析和数据库检索结果,2个差异蛋白质初步鉴定为肌动蛋白和NADH脱氢酶铁硫蛋白3。     

芳香烃龙胆酸降解途径蛋白质组学的研究

芳香烃是一类重要的环境污染物,微生物降解是其主要的处理方法。研究显示降解过程中产生保守型和诱导型的各一组同工酶。目前,仅有保守型的龙胆酸加双氧酶（GDOI）及其下游片段被克隆。产碱假单胞菌NCIB9867（P25X）的突变株-SNZ28 GDOI被打断,在龙胆酸诱导的情况下,该突变株仍能检测到龙胆酸加双氧酶活性。采用二维蛋白电泳分析突变株SNZ28在有和没有龙胆酸诱导条件下的蛋白质表达差异。电泳结果显示了两者存在有15个蛋白点的差异。通过MALDI-TOF和Q—TOF分析,其中的12个蛋白质点与数据库中已知多肽片段有同源性。其中,P4点与青枯菌（Ralstonia species）龙胆酸1,2加双氧酶同源。该结果在蛋白质组学上证实了GDOII的存在。     

蛋白质组学研究中的分离分析技术及其研究进展

在后基因组时代,蛋白质组学成为新的研究热点。蛋白质组学的研究目标是为复杂蛋白质样品建立一个高通量、大规模、自动化的分离分析技术平台,从而实现准确、快速地筛选功能蛋白质。蛋白质的分离分析在蛋白组学研究中起着非常重要的作用。本文主要综述在蛋白质组学研究中二维凝胶电泳、毛细管电泳及其与质谱联用、多维液相分离技术及其与质谱联用和蛋白质芯片等高效分离分析技术的应用研究进展。     

iTRAQ标记技术与差异蛋白质组学的生物标志物研究

结合多维液相色谱和串联质谱分析,iTRAQ技术已成为差异蛋白质组学定量研究的主要工具之一。而寻找和发现区别于正常生理状态下的疾病特异表达蛋白质,有利于阐明疾病的发病机理,对疾病的预防、诊断、预后和疗效监测具有重要作用,并有助于用作新靶点来开发临床治疗药物。本文重点就该技术在医学领域中进行差异蛋白质组分析并寻找标记蛋白质的研究进行综述。     

定量蛋白质组学研究技术

随着蛋白质组研究的深入发展,人们已不满足对一个混合体系中蛋白质进行定性和简单定量分析,要求更加准确的定量分析。为此,有人提出了“定量蛋白质组学”概念。目前,应用于定量蛋白质学的研究技术主要有：蛋白质荧光染色技术,同位素标记技术,同位素亲和标签技术,蛋白质芯片技术。     

采用定量蛋白质组学技术筛选小鼠肝癌淋巴道转移相关蛋白

淋巴道转移是上皮来源恶性肿瘤转移的早期阶段,其发生机制不清,一直是肿瘤学研究面临的难题,为寻找淋巴道转移相关蛋白,以一对来源于同一亲本细胞,且淋巴道转移潜能显著不同的小鼠肝癌腹水型细胞株为研究对象,其中Hca-F为高淋巴道转移力细胞株,Hca-P为低淋巴道转移力细胞株,采用定量蛋白质组学技术——荧光差异双向凝胶电泳,建立了高低淋巴道转移力小鼠肝癌细胞荧光差异蛋白表达图谱,高通量筛选与肿瘤淋巴道转移相关的蛋白质.经DeCyde软件分析,共得到163个有统计学差异的蛋白质点,选择2倍以上的差异性蛋白质点23个,经质谱鉴定得到17个蛋白质,在Hca-F中高表达的蛋白质有7个:转羟乙醛酶、波形蛋白、肌酸激酶(脑)、膜联蛋白7、膜联蛋白5、烯酰辅酶A水合酶1(过氧化物酶体)、核内异质核糖核蛋白A2/B1异构体1.而在Hca-F中低表达的蛋白质有10个:真核翻译延长因子2、Ero1样蛋白、乙醛脱氢酶2(线粒体)、苹果酸盐脱氢酶2(NAD)、β-内酰胺酶2、谷胱甘肽S转移酶"1、泛素C末端水解酶同工酶L3、内质网蛋白29(前体)、溶血磷脂酶1、微管不稳定蛋白.这些差异性蛋白质的功能涉及到代谢、蛋白质分泌、蛋白质结合、核苷酸结合,钙离子结合、凋亡和调节生长等过程.对这些蛋白质功能的进一步验证,将有助于解析肿瘤淋巴道转移的分子机制.     

磷酸化蛋白质组学的新进展及其在肝脏生理和病理机制中的应用

蛋白质磷酸化是最常见的蛋白质翻译后修饰形式。由于蛋白质的磷酸化形式可以被磷酸酶和磷酸激酶进行可逆的调控,所以在众多的生命活动过程中蛋白质的磷酸化修饰起着重要的调控作用,因此对生物体内蛋白质磷酸化修饰的系统研究对于揭示生命科学的奥秘显得十分重要。近年来,随着质谱技术和生物信息学软件以及磷酸化肽段富集方法的发展,利用质谱对生物体内蛋白质磷酸化修饰研究的技术逐渐成熟。肝脏作为人体最重要的代谢和免疫器官,深入研究肝脏细胞内蛋白质磷酸化修饰形式对于理解其功能具有重要指导意义。目前,迅速发展的磷酸化蛋白质组学技术已经被广泛应用到肝脏功能的生物学研究中。这些研究加深了人们对肝脏的生理及病理状态的分子生物学机制的了解。本文综述了当前磷酸化蛋白质组学的研究进展和磷酸化蛋白质组学在肝脏中的研究。     

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。     

Two-dimensional gel electrophoresis in bacterial proteomics

Two-dimensional gel electrophoresis (2-DE) is a gel-based technique widely used for analyzing the protein composition of biological samples. It is capable of resolving complex mixtures containing more than a thousand protein components into individual protein spots through the coupling of two orthogonal biophysical separation techniques: isoelectric focusing (first dimension) and polyacrylamide gel electrophoresis (second dimension). 2-DE is ideally suited for analyzing the entire expressed protein complement of a bacterial cell: its proteome. Its relative simplicity and good reproducibility have led to 2-DE being widely used for exploring proteomics within a wide range of environmental and medically-relevant bacteria. Here we give a broad overview of the basic principles and historical development of gel-based proteomics, and how this powerful approach can be applied for studying bacterial biology and physiology. We highlight specific 2-DE applications that can be used to analyze when, where and how much proteins are expressed. The links between proteomics, genomics and mass spectrometry are discussed. We explore how proteomics involving tandem mass spectrometry can be used to analyze (post-translational) protein modifications or to identify proteins of unknown origin by de novo peptide sequencing. The use of proteome fractionation techniques and non-gel-based proteomic approaches are also discussed. We highlight how the analysis of proteins secreted by bacterial cells (secretomes or exoproteomes) can be used to study infection processes or the immune response. This review is aimed at non-specialists who wish to gain a concise, comprehensive and contemporary overview of the nature and applications of bacterial proteomics.     

蛋白质组学研究中的对角线电泳

经典的蛋白质组学研究方法包括IEF/SDS-PAGE双向电泳和质谱技术的联用,但由于IEF的一些不足,限制了其应用范围。对角线电泳是蛋白质组学研究中的一项特殊分离技术,由于其原理与IEF/SDS-PAGE不同,正逐渐成为蛋白质组学中电泳分离技术的重要补充,特别是在膜蛋白和蛋白质相互关系的研究中将起到重要作用。本文综述了对角线双向电泳技术的特点、发展和在蛋白质组学研究中的最新进展,比较了双向电泳和对角线电泳的优缺点,展望了对角线电泳在蛋白质组学研究中的应用前景。     

极端微生物蛋白质组学的研究现状

本文概述了近年来蛋白质组学技术在极端微生物研究领域中存在的关键问题、解决途径和研究现状。迄今为止,虽然蛋白质组学技术快速发展,但极端微生物的蛋白质组学的研究仍然存在很多困难。由于极端微生物的蛋白质-蛋白质复合物解离不彻底,而嗜中温微生物的蛋白质解离和变性条件不适用于极端微生物合成的大多数蛋白质等特殊问题,致使蛋白质组学技术还没有广泛应用于嗜盐、嗜热/冷、嗜酸/碱等微生物的研究中。当然,蛋白质组学技术应用的潜能和前景吸引人们积极尝试各种各样的方法。目前,通过研究已经有效地解决了嗜盐蛋白质的分离、嵌合膜蛋白的鉴定和新蛋白质的功能推测,证实了基因组预测的一些结论,并揭示基因组不能充分解析的某些特性和新蛋白质。极端微生物蛋白质组学的研究表明,全面展示蛋白质表达谱需要不止一种蛋白质组学方法。此外,蛋白质组学和基因组学的互相印证和结合,将加速极端微生物的研究进程,深入全面地揭示微生物适应极端环境的特殊机制,进而阐明极端微生物生存的机理,为改善胁迫因素导致的伤害提供新的研究方向。     

Absolute quantification strategies in proteomics based on mass spectrometry

The strong need for quantitative information in proteomics has fueled the development of mass spectrometry-based analytical methods that are able to determine protein abundances. This article reviews mass spectrometry experiments aimed at providing an absolute quantification of proteins. The experiments make use of the isotope-dilution concept by spiking a known amount of synthetic, isotope-labeled reference peptide into the analyte sample. Quantification is achieved by comparing the mass spectrometry signal intensities of the reference with an endogenous peptide that is generated upon proteolytic cleavage of the target protein. In an analogous manner, the level of post-translational modification at a distinct residue within a target protein can be determined. Among the strengths of absolute quantification are low detection limits reaching subfemtomole levels, a high dynamic range spanning approximately five orders of magnitude, low requirements for sample clean-up, and a fast and straightforward method development. Recent studies have demonstrated the compatibility of absolute quantification with various mass spectrometry readout techniques and sample purification steps such as 1D gel electrophoresis, size-exclusion chromatography, isoelectric peptide focusing, strong cation exchange and reversed phase or affinity chromatography. Under ideal conditions, quantification errors and coefficients of variation below 5% have been reported. However, the fact that at the start of the experiment the analyte is a protein and the internal standard is a peptide, severe quantification errors may result due to the selection of unsuitable reference peptides and/or imperfect protein proteolysis. Within the ensemble of mass spectrometry-based quantification methods, absolute quantification is the method of choice in cases where absolute numbers, many repetitive experiments or precise levels of post-translational modifications are required for a few, preselected species of interest. Consequently, prominent application areas include biomarker quantification, the study of post-translational modifications such as phosphorylation or ubiquitination and the comparison of concentrations of interacting proteins.     

Plasma proteomics of lung cancer by a linkage of multi-dimensional liquid chromatography and two-dimensional difference gel electrophoresis

To investigate aberrant plasma proteins in lung cancer, we compared the proteomic profiles of serum from five lung cancer patients and from four healthy volunteers. Immuno-affinity chromatography was used to deplete highly abundant plasma proteins, and the resulting plasma samples were separated into eight fractions by anion-exchange chromatography. Quantitative protein profiles of the fractionated samples were generated by two-dimensional difference gel electrophoresis, in which the experimental samples and the internal control samples were labeled with different dyes and co-separated by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. This approach succeeded in resolving 3890 protein spots. For 364 of the protein spots, the expression level in lung cancer was more than twofold different from that in the healthy volunteers. These differences were statistically significant (Student's t-test, p-value less than 0.05). Mass spectrometric protein identification revealed that the 364 protein spots corresponded to 58 gene products, including the classical plasma proteins and the tissue-leakage proteins catalase, clusterin, ficolin, gelsolin, lumican, tetranectin, triosephosphate isomerase and vitronectin. The combination of multi-dimensional liquid chromatography and two-dimensional difference gel electrophoresis provides a valuable tool for serum proteomics in lung cancer.     

Peptide fractionation in proteomics approaches

Peptide fractionation is extremely important in proteomics approaches. Full proteome characterization is desired from complex organisms, and with growing interest in post-translational modifications an extended protein sequence coverage is required. Peptide fractionation techniques have the great challenge of feeding current mass spectrometers in a way in which these issues are met. Peptide fractionation can be divided into three simple components: the column characteristics; the mobile phase; and peptide properties (charge, polarity, hydrophobicity and size). The current challenges are in the combination of these three components to allow comprehensive proteomics studies to be improved.     

蛋白质组学的相关技术及应用

当今分子生物学领域内,蛋白质组已成为研究的热点。基因组相对较稳定,而且各种细胞或生物体的基因组结构有许多基本相似的特征;蛋白质组是动态的,随内外界刺激而变化。对蛋白质组的研究可以使我们更容易接近对生命过程的认识。但同时对数千种(甚至更多)蛋白质特性的研究也是一个很大的技术挑战。双相凝肢电泳、质谱、酵母双杂交技术以及生物信息学的发展在一定程度上解决了这一技术难题。本对此类技术及其在各领域的应用作一简要介绍。