蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)分析方法及概括

一、蛋白質(zhì)組學(xué)概述

“蛋白質(zhì)組”一詞的英文是Proteome，它是proteins 和genome 兩個詞的組合，意思是proteins expressed by a genome，即為基因組表達(dá)的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)組的概念是1994 年由Wilkins首先提出，并在1995 年7月的“Electrophoresis”上發(fā)表，指“一個細(xì)胞或一種組織基因組所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)”， 蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics) 是從整體水平上研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的組成及其活動規(guī)律。與基因固定不變的基因組不同，蛋白質(zhì)組作為相應(yīng)基因組所表達(dá)的產(chǎn)物隨時間、地點、環(huán)境等條件變化。在同一機(jī)體不同的組織和不同細(xì)胞中、蛋白質(zhì)的種類、數(shù)量不同； 即使同一組織或細(xì)胞在不同的發(fā)育階段、生理狀態(tài)、甚至不同的外界環(huán)境下，其蛋白質(zhì)組也是在不斷的變化之中； 在病理或治療過程中， 與正常生理過程也不同。因此， 蛋白質(zhì)組是一個動態(tài)的概念。其目的是從整體的角度分析機(jī)體內(nèi)動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成成分、表達(dá)水平、修飾狀態(tài)，了解蛋白質(zhì)之間的相互作用和， 揭示蛋白質(zhì)功能與生命活動的規(guī)律。

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究分為3方面:
(1) 蛋白質(zhì)大規(guī)模鑒定和轉(zhuǎn)錄后修飾的微特征研究。
(2) 差異顯示蛋白質(zhì)組學(xué)，即蛋白質(zhì)表達(dá)水平的研究， 對腫瘤等疾病的應(yīng)用有著廣闊的前景。
(3) 蛋白質(zhì)間相互作用和翻譯后修飾的研究。分析不同蛋白質(zhì)的表達(dá)可用來比較正常組織和腫瘤組織之間的差別，蛋白組學(xué)將成為鑒別疾病的標(biāo)記物，可以闡述某種機(jī)制，這種機(jī)制在越來越多的分析中被應(yīng)用。人類的基因組比預(yù)期要小的多，并且基因組計劃中的腫瘤相關(guān)基因現(xiàn)在才被知道，然而較小的基因不能反映單一的蛋白質(zhì)組。通常，廣泛的翻譯后修飾例如磷酸化、糖基化，蛋白水解處理作用都是很常見的方式。蛋白質(zhì)翻譯后修飾能夠顯著地改變蛋白質(zhì)的功能，因此可以表達(dá)出細(xì)胞和組織特征。因此，在基因組中，蛋白組學(xué)的挑戰(zhàn)之一就是通過蛋白效應(yīng)器的知識理解組織特征，并且把它應(yīng)用到臨床中。

二、蛋白質(zhì)組學(xué)分析方法

蛋白質(zhì)組學(xué)可以利用蛋白微數(shù)列、電泳和質(zhì)譜分析法檢測、識別和特征標(biāo)記的蛋白進(jìn)行分析。這些方法有其獨特的優(yōu)點和局限性，根據(jù)各自能力評估蛋白質(zhì)組譜。

1.蛋白微數(shù)列技術(shù)
蛋白微數(shù)列是將大量抗體或者大量組織蛋白質(zhì)樣品一次標(biāo)記在載玻片上進(jìn)行檢測分析。這種方法能夠檢測大量蛋白質(zhì)的存在或者大量組織樣本表達(dá)的水平，但是這種技術(shù)在特異性和敏感性抗體的可用性方面是有限的。此外抗體的特異性必須通過免疫印跡證實，并且需要內(nèi)部的對照，尤其是抗體的微數(shù)列沒有預(yù)測的親和力和特異性。盡管如此，大量商品化抗體的應(yīng)用使得應(yīng)用蛋白微數(shù)列成為可能。

2.雙向凝膠電泳
雙向電泳在1975年由O’Farrell發(fā)明,其原理是：*向基于蛋白質(zhì)的等電點不同，用等電聚焦分離.第二向則按分子質(zhì)量的不同用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠把復(fù)雜蛋白混合物中的蛋白質(zhì)在二維平面上分離，這種方法尤其適用于分子量相似的蛋白質(zhì)。采用蛋白質(zhì)組重疊群 , 即利用多個不同pH梯度和分子量上相互重疊的2-DE 圖譜, 拼接成一張完整2-DE 圖譜, 大大提高了分辨率和進(jìn)樣量, 這對于低豐度蛋白的檢出十分有利。個別蛋白質(zhì)可以被染色水解為肽，這些可以通過質(zhì)譜分析法進(jìn)行分析。肽的酶解圖譜可以根據(jù)蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行分析。

3.質(zhì)譜分析法
蛋白組學(xué)主要的工具之一就是質(zhì)譜分析法。這種方法是將基因轉(zhuǎn)變成氣體離子后，根據(jù)投料比例分析蛋白質(zhì)。吸解作用和離子化技術(shù)例如基質(zhì)輔助的激光解吸離子化技術(shù)，為檢測和分辨蛋白質(zhì)提供了高水平的敏感度和度，這種技術(shù)的高敏感度和樣品的簡化使得這項技術(shù)便利化，但是它也存在局限性。分析復(fù)雜的樣品例如血清相比檢測蛋白困難大的多。