植物蛋白质组学研究进展Ⅰ. 蛋白质组关键技术

随着模式植物拟南芥和水稻基因组测序相继完成, 使植物基因组学研究成功迈入到功能基因组学研究的时代。这为蛋白质组学产生及其发展奠定了坚实的基础。文章重点介绍了蛋白质组学的概念、产生背景和蛋白质组学的关键技术。蛋白质组学的关键技术包括双向电泳、高效液相色谱、蛋白芯片、质谱技术、蛋白质组学的相关数据库、定量蛋白组技术、蛋白复合体标签亲和纯化技术和酵母双杂交系统。同时对当前蛋白质组技术面临的挑战和发展前景进行了讨论。     

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。     

微生物蛋白质组研究进展

本文概括性地叙述蛋白质组相关的基本概念,主要蛋白质组技术,微生物学蛋白质、比较蛋白质组、功能蛋白质组研究进展和蛋白质组技术在细胞微生物学研究中的应用。     

适用于水稻叶片蛋白质组分析的双向电泳技术

针对水稻叶片中含有大量色素和酚等干扰物质的现象,通过对水稻叶片蛋白提取方法、上样量和聚丙烯酰胺凝胶浓度等方面做了必要改进,建立了一套适用于水稻叶片蛋白质组分析的双向电泳（2-DE）方法。     

枸杞花药蛋白质组双向电泳体系的建立及应用

采用改良TCA丙酮沉淀结合Tris-HCl法提取枸杞花药蛋白质,对蛋白质裂解液成分、IPG胶条的pH范围、上样量及染色方法进行了探索.结果表明:(1)采用17 cm胶条、400 μg的上样量、含有2 mol/L硫脲的裂解液,硝酸银染色,可得到重复性好、质量高的枸杞花药蛋白2-DE图谱,枸杞花药蛋白主要集中在pH 4～7范围.(2)采用该体系分析了‘宁杞1号’和‘宁杞5号’四分体时期花药蛋白,并利用PDQuest 8.0软件在pH 4～7的2DE图谱上检测到500多个蛋白点,其中差异表达量大于2倍的蛋白有25个.     

N+注入引起向日葵蛋白质组变异研究初报

低能离子注入可以引起生物DNA分子结构的变异,但用蛋白质组学方法对低能离子注入后所引起的蛋白质诱变效应的研究尚缺乏文献报道。以向日葵种子为实验材料,对N 注入后种子的蛋白质组进行了初步分析,共获得369个蛋白质点,其中包括对照种子中的8个特异点和处理种子中的4个特异点。这些特异点的分子量在15～34ku之间。通过基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱鉴定发现对照种子蛋白质中的No.29特异蛋白与MADS盒转录因子HAM59有23．48％的匹配率。处理种子中的No．279特异蛋白与亮氨酸拉链蛋白的同源蛋白HAHB-4有23.20％的匹配率。     

应激心肌细胞蛋白质组双向凝胶电泳分析

采用双向凝胶电泳技术和计算机辅助的图像分析方法 ,对去甲肾上腺素诱导的应激心肌细胞与正常心肌细胞蛋白质进行分离和比较分析 .正常心肌细胞可分离 12 32± 5 6个蛋白点 ,蛋白点匹配率为 83 3%± 1 0 %.有 11种蛋白质在NE应激后发生了明显和稳定的质和量的改变 (P <0 0 5 ) ,其中 6种 (Mr pI :4 9 7kD 7 8,38 3kD 5 9,37 1kD 6 6 ,2 9 3kD 7 4 ,18 7kD 6 1,18 5kD 7 7)在应激后表达降低 ,4种 (Mr pI:4 7 6kD 5 5 ,31 9kD 4 4 ,2 6 6kD 4 6 ,33 2kD 8 1)在应激后表达增高 ,1种 (Mr pI:19 4kD 6 9)只在应激后发生表达 .这些差异表达的蛋白质可能参与了心血管应激反应乃至应激损伤发生的过程 .     

衫木叶片蛋白质组的双向电泳技术优化

为建立适用于杉木(Cunninghaimia lanceolata)叶片蛋白质组研究的双向电泳技术,对杉木叶片蛋白质的溶解方法、上样量、IEF及SDS-PAGE电泳等关键步骤进行了优化。结果表明,杉木叶片蛋白质主要分布在pH4-7范围;裂解液中含有硫脲(2mmol/L)才能较充分地溶解蛋白,DTT浓度为60mmol/L、上样量1.5mg时得到的图谱分辨率较好且蛋白斑点分布均匀、清晰,拖尾现象明显减少,平衡液Ⅱ中碘代乙酰胺浓度为450mg(15ml)-1时能提高图谱分辨率;采用与质谱兼容的考马斯亮兰进行染色,得到近700个蛋白点。     

丙酮丁酸梭菌胞浆蛋白质组的系统研究

为了建立丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutylicum)蛋白质组的研究方法,采用超声波破碎细胞,并结合丙酮沉淀分离蛋白的方法,提取丙酮丁醇梭菌胞浆蛋白质,发现加入罗氏蛋白酶抑制剂能有效地减少提取过程中蛋白质的降解。通过二维电泳技术对其胞浆蛋白进行有效分离,在pH 4～7的胶上分离出大约1230个蛋白点。利用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱成功鉴定了19个蛋白质。这些蛋白质组研究方法对于缺少蛋白质组研究的梭菌属具有一定的参考价值。     

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。     

Proteome analysis of highly immunoreactive proteins of Helicobacter pylori

Background. Identification of the immunoreactive proteins of Helicobacter pylori is important for the development of both diagnostic tests and vaccines relating to the organism. Our aim was to determine whether there are significant differences between human IgG and IgA reactivities to individual H. pylori proteins, and whether patterns of immunoreactivity are sustained across different strains of H. pylori. Method. The total complement of protein from seven strains of H. pylori was resolved by two‐dimensional polyacrylamide gel electrophoresis (2D‐PAGE). Proteins were transferred electrophoretically onto polyvinylene difluoride (PVDF) membranes, which were probed with sera pooled either from H. pylori‐infected patients, or noninfected (control) patients. Highly immunoreactive proteins were detected using chromogenic enzyme‐antibody conjugates recognising either serum IgG or IgA. These proteins were then characterised by tryptic peptide‐mass fingerprinting using matrix‐assisted laser desorption/ionization time‐of‐flight mass spectrometry (MALDI‐TOF MS). Results. Highly immunoreactive proteins were detected which were common to all seven strains, and recognised by both immunoglobulin subclasses. The proteins appear to be localised in five groups. Protein analysis established that these groups encompass multiple isoforms of chaperonin HspB (two subgroups); urease β‐subunit UreB; elongation factor EF‐Tu; and flagellin FlaA. The pattern of highly immunoreactive proteins was strongly conserved across the seven strains. Conclusion. These results suggest that within a tightly defined region on the H. pylori proteome map there are five groups of proteins that are highly reactive to both IgG and IgA. Our analysis suggests it is unlikely that the highly immunoreactive clusters harbour any significant proteins other than isoforms of HspB, UreB, EF‐Tu and FlaA, and that, with the partial exception of FlaA, these clusters are strongly conserved across all seven strains.     

血液蛋白质组学的研究技术及进展

人血液含有来源于几乎所有细胞、组织、器官的蛋白质,可以直接反映病理、生理状态,是各种疾病诊断、生物标志物发现的最有价值的标本。因此,长期以来,血浆蛋白质组一直是人们研究的热点,并被人类蛋白质组组织(HUPO)列为首批启动的重大国际合作研究项目。血浆蛋白质含量动态范围非常广、成分极其复杂,血浆蛋白质组的研究极富挑战性。近年来,血浆高丰度蛋白质去除、蛋白质/肽段分离、质谱鉴定、数据处理等多种相关技术都取得了很大的进展。本文简要综述了上述技术领域的研究和应用进展。     

蝴蝶兰叶片蛋白质双向电泳方法初探

针对蝴蝶兰叶片蛋白质含量少且含有大量色素和酚等干扰物质的特点,通过对总蛋白提取方法、银染方法的改进,以及双向电泳实验条件的比较选择,初步建立一套适用于蝴蝶兰叶片蛋白质组分析的双向电泳技术。     

Proteome analysis of the silkworm (Bombyx mori. L) colleterial gland during different development stages

The silkworm, Bombyx mori, colleterial gland developed very slowly until 2 days before emergence, then markedly enlarged due to the accumulation of a glue-like substances (mainly including 85% water and 11% proteins). However, the No glue (Ng) mutant female moth secreted only very little glue-like substance and laid loose eggs naturally. High-resolution two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, followed by computer-assisted analysis, was used to screen the secretory region of colleterial gland protein patterns during different development stages to find quantitative and qualitative difference in protein expression during the pupae and moth stages. More than 700 protein spots were resolved in different developmental stages from the secretory region of the glands and most of the proteins were distributed in the mass range from 30 to 70 kD with pH 4-8. Through comparison and analysis, it was found that 3 proteins were only expressed in the later pupae stage (one or two days before emergence) and moth stage. Furthermore, these proteins were not expressed in the Ng mutant especially actin. There was a great variation of some protein expression volume during the development. Protein spots that changed more than 1.5-fold in expression level (relative to day 9), including 6 spots that were down-regulated and 2 spots that were up-regulated in expression were excised for identification by matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry. Results indicated that actins that participated or regulated the exocytosis of colleterial gland and other differentially expressed proteins might be related to colleterial gland development or the secretion of a glue-like substance.     

蛋白质组分析中蛋白质分步提取方法的建立

利用细胞裂解液充分溶解细胞蛋白质是成功进行蛋白质组分析的先决条件.尝试利用三步提取法,即以三种溶解性能不同的裂解液分步提取细胞中的蛋白质组,并分别进行二维聚丙烯酰胺凝胶电泳（two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis, 2-D PAGE）分离.通过对2-D PAGE蛋白质图谱的比较,发现其与常规方法相比,具有蛋白质提取率高、双向电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)分辨率高等优点.     

采用蛋白质组学技术筛选大肠癌转移相关蛋白

采用对同一亲本来源、不同转移潜能细胞株SW480和SW620的蛋白质表达谱进行双向凝胶电泳和质谱技术分析,并在蛋白质和mRNA水平进行验证,成功鉴定了10个大肠癌转移相关蛋白,其中SW620细胞株表达上调的蛋白质有磷酸甘油酸变位酶1,磷脂酰乙醇胺结合蛋白和高迁移率族蛋白B-1,而热休克蛋白27,膜联蛋白Ⅰ,甲硫腺苷磷酸化酶,切丝蛋白1和表皮型脂肪酸结合蛋白在SW620中表达下调.大多数差异蛋白质功能涉及肿瘤细胞生长、运动、粘附、凋亡等过程,研究结果为阐明大肠癌转移机制及寻找预测大肠癌转移的潜在标志物提供了理论依据.     

转录组与蛋白质组比较研究进展

转录组和蛋白质组比较研究发现,总体而言其间的相关性不高 . 根据数据的类型不同可以将现有的研究分为 4 类：单点比较、两点差异比较、多点时序比较和多点非时序比较 . 对其差异原因的研究和分析表明：除了由实验系统及数据类型不同导致的差异外,转录后蛋白质合成各步骤所受到的限制,以及在此过程中的分子调控也对其有重要的影响;而且不同基因,不同组织和细胞在不同状态下可能也会有差异 . 因此,结合转录组和蛋白质组的表达谱研究倾向于利用蛋白质组和转录组研究的差异和互补性,同时对生物体特定状态下的基因和蛋白质表达水平进行全方位度量,以获得表达谱的全景图,并挖掘受到转录后调控的基因 .