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蛋白質(zhì)組學介紹

? ? ? ?蛋白質(zhì)組（Proteome）是指基因組表達的所有相應蛋白質(zhì)的集合，即細胞、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（Proteomics）是指利用高分辨的蛋白質(zhì)分離技術和高效的蛋白質(zhì)鑒定技術在蛋白質(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，是系統(tǒng)生物學的有機組成部分。

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、生活習慣等多因素的綜合體現(xiàn)。同一細胞/組織，在不同時間/不同環(huán)境條件下蛋白譜的表達也存在不同。如上圖所示：線粒體呼吸鏈酶家族的蛋白表達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量也差異巨大。因此，蛋白質(zhì)組是最能實時反映細胞/組織功能和疾病發(fā)生狀態(tài)的一類分子，也是疾病發(fā)生最相關的分子類型，具有廣闊研究前景。

蛋白質(zhì)組學定性原理

? ? ? 隨著高效液相分離技術（HPLC）和靜電場軌道阱（Orbitrap）質(zhì)譜技術的發(fā)展，液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）成為目前蛋白質(zhì)組學分析的主要技術。其鑒定蛋白質(zhì)的基本步驟（bottom-up）：收集樣本后進行總蛋白質(zhì)提取→消化切割蛋白為多肽片段→HPLC分離→分級進入MS電場進一步離子化→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。

同位素標記定量原理

? ? ? ?基于LC-MS/MS技術的蛋白質(zhì)組定量技術一般分為標記法和非標記法兩種類型。目前常用的標記法有：iTRAQ（體外）、TMT（體外）、SILAC（體內(nèi)）三種基于同位素標簽進行半定量的方法。以常用的iTRAQ蛋白質(zhì)組學定量為例：iTRAQ是由8種（113/114/115/116/117/118/119/121）同位素標簽組成，在實驗過程中將8例不同樣品分別酶解成多肽片段→分別標記8種同位素標簽→將8例標記好的多肽樣品混合成1例總樣品→進入LC-MS/MS分析系統(tǒng)→二級MS階段iTRAQ平衡基團發(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→加權計算肽段豐度獲得總蛋白質(zhì)相對定量值。

Label Free定量原理

? ? ? 蛋白質(zhì)非標記定量技術（Label Free），是直接通過液相色譜質(zhì)譜（LC-MS）技術結合復雜的數(shù)據(jù)分析方法對蛋白質(zhì)酶解肽段進行半定量檢測的技術。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)譜相關的肽段峰強度、峰面積、液相色譜保留時間等信息進行定量分析的方法；

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

主要儀器設備

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：最大12 HZ
質(zhì)量數(shù)范圍：m/z 50- 6000?
應用范圍：高通量蛋白質(zhì)鑒定——復雜樣品
?????????????????定量蛋白質(zhì)組學——iTRAQ/TMT定量
?????????????????修飾蛋白組分析??

樣品要求

應用方向

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