蛋白質(zhì)組學(xué)介紹

       蛋白質(zhì)組（Proteome）是指基因組表達(dá)的所有相應(yīng)蛋白質(zhì)的集合，即細(xì)胞、組織或機體全部蛋白質(zhì)的存在及其活動方式。蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）是指利用高分辨的蛋白質(zhì)分離技術(shù)和高效的蛋白質(zhì)鑒定技術(shù)在蛋白質(zhì)水平上整體性、動態(tài)和定量地研究生命現(xiàn)象及規(guī)律的科學(xué)，是系統(tǒng)生物學(xué)的有機組成部分。

蛋白質(zhì)組是空間和時間上動態(tài)變化著的整體，一個基因組對應(yīng)多個蛋白質(zhì)組。相比穩(wěn)定的基因組，蛋白質(zhì)組是遺傳信息、環(huán)境因素、生活習(xí)慣等多因素的綜合體現(xiàn)。同一細(xì)胞/組織，在不同時間/不同環(huán)境條件下蛋白譜的表達(dá)也存在不同。如上圖所示：線粒體呼吸鏈酶家族的蛋白表達(dá)水平不僅在不同成人器官中存在顯著差異，同樣在心臟中，胎兒與成人蛋白表達(dá)量也差異巨大。因此，蛋白質(zhì)組是能實時反映細(xì)胞/組織功能和疾病發(fā)生狀態(tài)的一類分子，也是疾病發(fā)生相關(guān)的分子類型，具有廣闊研究前景。組學(xué)實驗

蛋白質(zhì)組學(xué)定性原理

      隨著高效液相分離技術(shù)（HPLC）和靜電場軌道阱（Orbitrap）質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）成為目前蛋白質(zhì)組學(xué)分析的主要技術(shù)。其鑒定蛋白質(zhì)的基本步驟（bottom-up）：收集樣本后進(jìn)行總蛋白質(zhì)提取→消化切割蛋白為多肽片段→HPLC分離→分級進(jìn)入MS電場進(jìn)一步離子化→MS獲得各離子質(zhì)荷比和峰型信息→軟件計算氨基酸組成→數(shù)據(jù)庫檢索比對獲得蛋白質(zhì)的定性和序列信息。雙熒光素酶實驗

同位素標(biāo)記定量原理

       基于LC-MS/MS技術(shù)的蛋白質(zhì)組定量技術(shù)一般分為標(biāo)記法和非標(biāo)記法兩種類型。目前常用的標(biāo)記法有：iTRAQ（體外）、TMT（體外）、SILAC（體內(nèi)）三種基于同位素標(biāo)簽進(jìn)行半定量的方法。以常用的iTRAQ蛋白質(zhì)組學(xué)定量為例：iTRAQ是由8種（113/114/115/116/117/118/119/121）同位素標(biāo)簽組成，在實驗過程中將8例不同樣品分別酶解成多肽片段→分別標(biāo)記8種同位素標(biāo)簽→將8例標(biāo)記好的多肽樣品混合成1例總樣品→進(jìn)入LC-MS/MS分析系統(tǒng)→二級MS階段iTRAQ平衡基團(tuán)發(fā)生中性丟失，在低質(zhì)量區(qū)產(chǎn)生多個報告離子→計算各報告離子峰面積，獲得同一肽段不同樣品間的相對豐度差異比值→加權(quán)計算肽段豐度獲得總蛋白質(zhì)相對定量值。細(xì)胞動物整體實驗

Label Free定量原理

      蛋白質(zhì)非標(biāo)記定量技術(shù)（Label Free），是直接通過液相色譜質(zhì)譜（LC-MS）技術(shù)結(jié)合復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析方法對蛋白質(zhì)酶解肽段進(jìn)行半定量檢測的技術(shù)。目前Label Free主要的數(shù)據(jù)分析方法是利用Maxquant軟件，根據(jù)一級質(zhì)譜相關(guān)的肽段峰強度、峰面積、液相色譜保留時間等信息進(jìn)行定量分析的方法；

      相比較iTRAQ/TMT等標(biāo)記方法，Label Free具有特定的技術(shù)優(yōu)勢：a. 檢測起始樣本量少； b. 前處理少，更多保留樣本原始信息；c. 對于低豐度多肽的覆蓋程度更高；d. 不受標(biāo)記試劑盒限制，可進(jìn)行大批量的樣本檢測。

主要儀器設(shè)備

Q Exactive? Plus 組合型四極桿 Orbitrap? 質(zhì)譜儀
分辨率：140000 at m/z 200，可選 280000 at m/z 200
掃描速率：zui高12 HZ
質(zhì)量數(shù)范圍：m/z 50- 6000 
應(yīng)用范圍：高通量蛋白質(zhì)鑒定——復(fù)雜樣品
                 定量蛋白質(zhì)組學(xué)——iTRAQ/TMT定量
                 修飾蛋白組分析  

樣品要求

應(yīng)用方向

 ◇   發(fā)病機理研究
 ◇   藥物靶點研究
 ◇   疾病標(biāo)志物篩選
 ◇   植物品種改良
 ◇   工程菌改造
 ◇   特殊功能蛋白質(zhì)篩選