蛋白质组学方法和应用介绍-----Proteomics Introduction to Methods and Applications

出版： Wiley Interscience

索书号：Q51/P967c/2008/Y

ISBN: 978-0-470-05535-9

藏书地点：武大外教中心

蛋白质是组成人体一切细胞、组织的重要成分。机体所有重要的组成部分都需要有蛋白质的参与。在过去的十年里，人类基因组测序取得了惊人的进展。蛋白质组学(来源于“基因组的蛋白质补体”)的目的是分析细胞、组织或有机体的全部蛋白质含量，而不是简单地鉴定细胞成分。

蛋白质组学建立于1985年，是一套大规模分析蛋白质序列的方法。蛋白质组学，又叫作蛋白质体学，是以蛋白质组为研究对象，研究细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的科学。蛋白质组学本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。目前的挑战包括蛋白质功能和蛋白质网络的相互作用。

这一快速发展的战略整合了多个学科，包括快速和超灵敏的蛋白质分离方法，生物信息学，材料工程，晶体学和光谱学。蛋白质组学的广泛应用强调了一个事实，即蛋白质组学不仅仅是人们有时认为的质谱分析，而是基因和蛋白质及其功能以及疾病之间的联系。长期目标是找到各种疾病的标志物，希望设计出新的、更有效的、个性化的治疗方法。这一概念背后的基本原理是，致病机制导致蛋白质含量的变化，发现健康状态和疾病状态之间的这种差异，可能有助于更好地理解细胞中发生的分子机制。因此，主要受益者将是生命科学、制药行业，当然，最重要的还是整个人类。

蛋白质组的研究实质上是在细胞水平上对蛋白质进行大规模的平行分离和分析。蛋白质组学研究成功与否，很大程度上取决于其技术方法水平的高低。蛋白质研究技术远比基因技术复杂和困难，不仅氨基酸残基种类远多于核苷酸残基, 而且蛋白质有着复杂的翻译后修饰，如磷酸化和糖基化等，给分离和分析蛋白质带来很多困难。所以，蛋白质组学的发展既是技术所推动的也是受技术限制的。目前蛋白组学技术包括双向凝胶电泳、等电聚焦、生物质谱分析及非凝胶技术。

色谱分离技术又称层析分离技术或色层分离技术，是一种分离复杂混合物中各个组分的有效方法。它是利用不同物质在由固定相和流动相构成的体系中具有不同的分配系数，当两相作相对运动时，这些物质随流动相一起运动，并在两相间进行反复多次的分配，从而使各物质达到分离。色谱有多种，按固定相类型和分离原理可分为吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、亲和色谱、大孔吸附树脂、凝胶色谱、聚焦色谱等。最常用的是吸附色谱分离技术。

蛋白质印迹是分子生物学、生物化学和免疫遗传学中常用的一种实验方法。其基本原理是通过特异性抗体对凝胶电泳处理过的细胞或生物组织样品进行着色。通过分析着色的位置和着色深度获得特定蛋白质在所分析的细胞或组织中表达情况的信息。采用的是聚丙烯酰胺凝胶电泳，被检测物是蛋白质，"探针"是抗体，"显色"用标记的二抗。经过PAGE(聚丙烯酰胺凝胶电泳)分离的蛋白质样品，转移到固相载体(例如硝酸纤维素薄膜)上，固相载体以非共价键形式吸附蛋白质，且能保持电泳分离的多肽类型及其生物学活性不变。以固相载体上的蛋白质或多肽作为抗原，与对应的抗体起免疫反应。

蛋白质谱技术简单来说就是一种将质谱仪用于研究蛋白质的技术。目前，它的基本原理是蛋白质经过蛋白酶的酶切消化后成肽段混合物，在质谱仪中肽段混合物电离形成带电离子，质谱分析器的电场、磁场将具有特定质量与电荷比值（即质荷比，M/Z）的肽段离子分离开来，经过检测器收集分离的离子，确定每个离子的M/Z值。经过质量分析器可分析出每个肽段的M/Z，得到蛋白质所有肽段的M/Z图谱，即蛋白质的一级质谱峰图。离子选择装置自动选取强度较大肽段离子进行二级质谱分析，输出选取肽段的二级质谱峰图，通过和理论上蛋白质经过胰蛋白酶消化后产生的一级质谱峰图和二级质谱峰图进行比对而鉴定蛋白质。

蛋白质测序，主要指的是蛋白质的一级结构的测定。蛋白质的一级结构，包括组成蛋白质的多肽链数目。很多场合多肽和蛋白质可以等同使用。多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。蛋白质氨基酸顺序的测定是蛋白质化学研究的基础。自从1953年F.Sanger测定了胰岛素的一级结构以来，现在已经知道约十万个不同蛋白质的一级结构。

《蛋白质组学：方法与应用导论》是蛋白质组学领域的理想入门书，为读者提供研究蛋白质及其结构、细胞、组织和器官功能所需的技能和知识。《蛋白质组学：方法与应用导论》一书基于作者在蛋白质组学研究中多年的实际工作撰写，不仅涵盖了所有的基本概念，技术和应用，还为读者提供见解和实用提示。此外，文本经过仔细编辑，以确保内容全面一致，语言通俗易懂。

本书提供了所有读者需要开始进行自己的专业的研究，包括：有一整章专门介绍实验室练习和操作方法，以帮助读者应用他们的技能对关键分析方法的逐步解释，包括质谱、样品制备、色谱和电泳分离，以及显微总分析系统完整的生物信息学，包括介绍重要的蛋白质组学数据库、定义该领域关键术语的术语表、带有互联网资源注释列表的附录、转录后修改的信息、氨基酸残基的质量和组成等。本书最后还提供了很多蛋白质相关的网站，对于了解蛋白质相关性质来说，十分方便。

《蛋白质组学：方法与应用导论》一书主要面向本科生和化学、生物化学、药学、医学方面的研究生，也面向那些对这一持续发展战略感兴趣的人。有些章节很详细，因为它们描述了一些前沿的、重要的方向，同时也描述了几种实验室具体实践方法，可以用于任何学生的实验室，以提高实践技能。可以说，这本书将是了解现代蛋白质组学背景和趋势的第一步。参阅本书，对于想要运用他们的技能和知来识解决生物技术、药物发现和医学研究等领域问题的蛋白质组学的高年级本科生和研究生来说，将受益匪浅。

本书目录

贡献者

前言

1蛋白质组学和蛋白质鉴定策略介绍

Jerzy Silberring

2样品制备

Agnieszka Kraj,Jerzy Silberring

3色谱分离方法

3.1液相色谱与质谱联用

Piotr Suder

3.2多维液相色谱与质谱联用

Anna Drabik

4电泳分离方法

4.1一维凝胶电泳

Anna Drabik, Piorr Laidler

4.2二维凝胶电泳

Anna Bierczynska – Krzysik,Gert Lubec

5毛细管电泳

Marek Noga

6蛋白质印迹

Ibeth Guevara-Lora,Andrzej Kozik

7蛋白质和肽质谱分析简介

7.1电喷雾脱碱化

Piotr Suder

7.2矩阵辅助激光解吸/电离

Agnieszka Kraj,Marcus Macht

7.3成像质谱法

Malgorzata Iwona Szynkowska,Jerzy Silberring

7.4蛋白组学片段和测序

Piotr Suder

7.5蛋白的质谱鉴定

Anna Drabik, Marek Noga, Marcus Macht, Jerzy Silberring

7.6序列分析的化学衍生化

Adam Moszczynski,UIf Hellman,Tomasz Dylag,Marcas Macht,Jerzy Silberring

8蛋白质修饰

Simone Konig

9 微流体

Agnieszka Kraj,Jerzy Silberring

10蛋白质组学

10.1定量蛋白质组学

Tomasz Dylag, Anna Drabik,Jerzy Silberring

10.2结构蛋白质组学

Malgorzata Rzychon

10.3功能蛋白质组学

Tomasz Dylag

10.4临床蛋白质组学

Anna Bodzon-Kulakowska,Anna Drabik,Adam Moszczynski

11生物信息学

Pawel Ciborowski,Hesham Ali

附录A：实验练习

Anna Drabik , Anna Bierczynska – Krzysik,Anna Bodzon-Kulakowska, Adam Moszczynski

附录B：数据表

附录C：互联网资源

Filip Sucharski, Justyna Jarzebinska,Hana Raoof

索引