植物蛋白质组学
生命科学与技术学院研究生课程简介
课程名称：植物蛋白质组学课程代码：170.515
课程类型：□博士专修课程■硕士专修课程
考核方式：全英文考试教学方式：全英文讲授
适用专业：植物学、生化与分子生物学、
适用层次：■硕士□博士
作物遗传育种等专业
开课学期：秋季总学时：32 学分：2
先修课程要求：生物化学、分子生物学
课程组教师姓名职称专业年龄学术方向
49 植物生化与分子生物学
杨广笑教授生化与分
子生物学
涂知明副教授生化与分
47 植物生化与分子生物学
子生物学
课程负责教师留学经历及学术专长简介：
留学经历：
1996.10—1999.03 在日本筑波大学做博士后研究
1999.04—2005.03 在日本国立农业生物资源研究所任特别研究员
学术专长：
主要从事植物生物化学与分子生物学研究, 内容涉及植物功能基因组学、蛋白质组学、植物储藏蛋白结构与功能、植物激素信号传导的分子机制及其调控的基因表达、植物对逆境反应的分子机理等。
课程教学目标：
蛋白质组学是二十世纪九十年代中期诞生的一门新兴学科，是新世纪生命科学研究的前沿，是应用大规模蛋白质分离和识别技术研究蛋白质组及蛋白质间相互作用的一门学科。本课程着重讲授植物蛋白质组学的基本原理和研究方法，同时介绍植物蛋白质组学研究领域的最新进展。通过本课程的学习，使学生了解并初步掌握植物蛋白质大规模分离、鉴定以及蛋白质间相互的研究手段和实验方法。
课程大纲：（章节目录）
第一章绪论
§1.1 蛋白质组学概念的提出
§1.2 蛋白质组学与基因组学的联系与区别
§1.3 植物蛋白质组学的研究意义和内容
§1.4 植物蛋白质组学的研究现状和发展趋势
第二章蛋白质组学的研究方法
§2.1 概述
§2.2 大规模蛋白质分离技术
§2.3 高通量蛋白质鉴定技术
第三章植物蛋白质提取方法
§3.1 概述
§3.2 TCA-丙酮法提取植物全蛋白质技术
§3.3 顽拗植物蛋白质提取技术
§3.4 木本植物蛋白质提取技术
§3.5 植物种子蛋白质提取技术
§3.6 植物细胞器蛋白质提取技术
第四章蛋白质的分离技术
§4.1 一维等电聚焦电泳
§4.2 Blue-Native凝胶技术分析植物蛋白质复合物
§4.3 二维SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
§4.4 胶上蛋白的检测
§4.5 存在问题
第五章蛋白质组研究中的图像分析与蛋白谱数据库的建立
§5.1 蛋白电泳图像分析系统
§5.2 实用软件简介
§5.3 二维电泳蛋白谱数据库
第六章蛋白质测序仪与蛋白质的鉴定
§6.1 原理
§6.2 蛋白质序列分析仪和质谱仪优缺点比较
§6.3 样品制备
§6.4 分析与数据检索
第七章基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱
§7.1 MALDI离子源
§7.2 线性飞行时间质量检测器
§7.3 反射飞行时间质量检测器
§7.4 样品制备方法
第八章液相色谱—电喷雾—串联质谱
§8.1 电喷雾电离源
§8.2 串联质谱
第九章肽质量指纹谱鉴定蛋白质技术
§9.1 肽质量指纹谱鉴定蛋白质原理
§9.2 凝胶电泳分离蛋白质PMF鉴定方法
§9.3 凝胶电泳分离蛋白质PMF鉴定方法实例
第十一章肽序列标签与蛋白质从头测序技术
§10.1 串联质谱测定多肽序列原理
§10.2 串联质谱分析肽段序列原理
§10.3 肽序列标签鉴定技术
§10.4 PDS质谱数据库检索鉴定技术
§10.5 从头测序技术
第十一章植物磷酸化蛋白质的鉴定
§11.1 磷酸化蛋白质分析概述
§11.2 磷酸化蛋白质的检测
§11.3 蛋白质磷酸化位点的分析
§11.4 蛋白质磷酸化的定量分析
第十二章植物糖基化蛋白质的鉴定
§12.1 糖蛋白的结构特征
§12.2 生物质谱技术鉴定糖蛋白
§12.3 糖蛋白与蛋白质组学
第十三章利用荧光染料进行定量的植物蛋白质组分析技术§13.1 二维电泳凝胶的荧光染色
§13.2 蛋白质样品的荧光标记与分离
§13.3 图像分析与数据定量
第十四章利用荧光染料进行定量的植物蛋白质组分析技术
§14.1 运用质谱进行定量的植物蛋白质组分析技术
§14.2 稳定同位素代谢标记技术
§14.3 同位素亲和标签技术
第十五章植物蛋白质组研究中的生物信息学
§15.1 生物信息学简介
§15.2 数据库的构建
§15.3 植物蛋白质组研究中常用的网站及数据库
全英文教材：
Plant Proteomics, Methods and Protocols. in：METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY, 355, Edited by HervéThiellement; Michel Zivy; Catherine Damerval; Valérie Méchin. Human Press,2007.
主要参考书：
1. Proteomics: From protein sequence to function. Eds S. Pennington & M. Dunn.
2001. BIOS Scientific Publishers
2．蛋白质组学：理论与方法，钱小红、贺福初主编，2003年6月，科学出版社出版。
3. 国内外相关期刊杂志。
Syllabus of Graduate Courses in English
in College of Life Science and Technology
Course Name: Plant Proteomics Course Code:170.515 Course Type: □ For Doctoral Students ■ For Master Students
Assessment: Examination in English Teaching Language: English
For Majors: Botany, Biochemistry &
Molecular Biology, Crop Genetic
Breeding
Level：■ Master □ Doctoral
Semester: Fall Credit Hours：32 Credits: 2 Prerequisite Courses: Biochemistry, Molecular Biology
Teachers Title Major Age Research Interests
Guangxiao Yang Prof. Biochem. &
Mol Biol 49 Plant Biochem.
& Mol. Biol.
Zhiming Tu Associate
Prof. Biochem. &
Mol Biol
47 Plant Biochem.
& Mol. Biol.
Oversea Experience and Academic Expertise of the Course Principal Instructor: 1996.10—1999.03: University of Tsukuba, Japan Dept. of Biological Science
Postdoctoral fellow
1999.04—2005.03: National Institute of Agrobiological Resource, Japan, Dept. Of
Molecular Genetics, Research Scientist
Research interests: Understanding how plants adapt to environmental stresses such as drought, salinity, high and low temperature that result in heavy crop yield losses. We are using genomics, proteomics, biochemical, physiological and bioinformatics approaches to elucidate the mechanisms involved in abiotic stress tolerance in cereals such as wheat and rice. Research interests also include phytohormone signaling and regulated gene expression, the relationships between the structure of storage protein and wheat milling bread making quality.
Course Objectives:
Proteomics, born in the middle of nineties, twentieth century, is a new emerging discipline and the frontier of life science research. Proteomics is defined as to study proteome and protein-protein interaction with application of large-scale protein separation and identification techniques. This course focuses on the basic principles and methods in plant proteomics, and at the same time, introduces the latest advances in the field of plant proteomics. It aims to make students understand and master the research method and experimental technologies including large scale protein separation, identification and protein-protein interactions.
Course Outline:
Chapter 1 Introduction
§1.1 Concept in proteomics
§1.2 Relation and difference between proteomics and genomics
§1.3 Significance and contents of plant proteomics research
§1.4 Current situation and development tendency in plant proteomics research Chapter 2 Methodology in Proteomics Research
§2.1 Outline
§2.2 Large scale protein separation
§2.3 High-throughput protein identification technology
Chapter 3 Protein Extraction from Plant Materials
§3.1 Outline
§3.2 Total protein extraction with TCA-Acetone
§3.3 Extraction of proteins from Recalcitrant plant tissues
§3.4 Extraction of proteins from woody plant tissues
§3.5 Extraction of proteins from seeds
§3.6 Extraction of proteins from plant cell organelles
Chapter 4 Protein Separation Technology
§4.1 One dimensional isoelectric focusing electrophoresis
§4.2 Blue-native gel technique for the analysis of plant protein complexes
§4.3 Two dimensional SDS - polyacrylamide gel electrophoresis
§4.4 Protein spot detection on gel.
§4.5 Truble shooting
Chapter 5 Image analysis and protein profiling database establishment
§5.1 Protein electrophoresis image analysis system
§5.2 Software utility
§5.3 Two-dimensional electrophoresis of protein spectrum database
Chapter 6 Protein Sequencing and Protein Identification
§6.1 Principles
§6.2 Comparison of advantages and disadvantages of protein sequencer and mass spectrometer
§6.3 Sample preparation
§6.4 Analysis and data retrieval
Chapter 7 Matrix assisted laser desorption ionization time of flight mass spectrometry
§7.1 MALDI ioniztion source
§7.2 Linear time of flight mass detector
§7.3 Reflection time of flight mass detector
§7.4 Sample preparation
Chapter 8 Liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry §8.1 The electrospray ionization source
§8.2 Tandem mass spectrometry
Chapter 9 Peptide mass fingerprinting for the identification of protein
§9.1 Principle of peptide mass fingerprinting for the identification of proteins
§9.2 Gel electrophoresis for protein separation and PMF identification
§9.3 Case study
Chapter 10 Peptide sequence tag and for de novo protein sequencing
§10.1 Principle of tandem mass spectrometry for the determination of polypeptide sequence
§10.2 Peptide sequence tag identification technology
§10.3 PDS mass spectrometry database retrieval identification
§10.4 De novo protein sequencing
Chapter 11 Plant phosphoprotein identification
§11.1 Overview on phosphoproteome analysis
§11.2 Detection of phosphorylated proteins
§11.3 Protein phosphorylation site analysis
§11.4 Quantitative analysis of protein phosphorylation
Chapter 12 Glycoproteins identification in plants
§12.1 Structural characterization of glycoproteins
§12.2 Biomass spectrometry identification of glycoprotein
§12.3 Glycoprotein and proteomics
Chapter 13 Using the fluorescent dye for quantitative plant proteome analysis
§13.1 Fluorescent staining for two dimensional gel electrophoresis
§13.2 Fluorescence labeling and separation of proteins
§13.3 Image analysis and quantitative data
Chapter 14 Using mass spectrometry for quantitative plant proteome analysis
§14.1 Stable isotope metabolic labeling technique
§14.2 Isotope coded affinity tag technology
Chapter 15 Bioinformatics in plant proteome research
§15.1 Introduction to Bioinformatics
§15.2 Database construction
§15.3 Web and database commonly used in plant proteome research
Textbook
Plant Proteomics, Methods and Protocols. in：METHODS IN MOLECULAR BIOLOGY, 355, Edited by HervéThiellement; Michel Zivy; Catherine Damerval; Valérie Méchin. Human Press, 2007.
References：
1. Proteomics：Theory & Method. Eds Xiaohong Qian & Fuchu He.2003. Science
Press. Beijing (In Chinese).
2．Proteomics: From protein sequence to function. Eds S. Pennington & M. Dunn.
2001. BIOS Scientific Publishers
3. All related Journals.
蛋白质组学研究方法选择及比较
蛋白质组学研究方法选择及比较 目前研究蛋白组学的主要方法有蛋白质芯片及质谱法，本文将从多方面对两种研究方法进行了解与比较； 蛋白质芯片（Protein Array） 将大量不同的蛋白质有序地排列、固定于固相载体表面，形成微阵列。利用蛋白质分子间特异性结合的原理，实现对生物蛋白质分子精准、快速、高通量的检测。 主要类型： ●夹心法芯片(Sandwich-based Array) ●标记法芯片(Label-based Array) ●定量芯片(Quantitative Array) ●半定量芯片(Semi-Quantitative Array) 质谱（Mass Spectrometry） 用电场和磁场将运动的离子按它们的质荷比分离后进行检测，测出离子准确质量并确定离子的化合物组成，即通过对样品离子质荷比的分析而实现对样品进行定性和定量的一种方法。 主要类型：
●二维电泳+质谱(2D/Mass Spectrometry, MS) ●表面增强激光解吸电离飞行时间质谱(Surface-enhanced laser desorption/ionization- time of flight, SELDI) ●同位素标记相对和绝对定量(Isobaric tags for relative and absolute quantitation, iTRAQ) Protein Array or Mass Spectrometry？ 如何选择合适的研究方法？以下将从六个方面进行比较与推荐： 1.筛查蛋白组学表达差异 建议选择：RayBiotech（1000个因子的芯片）+质谱 a)不同的方法学有不同的特点：对于质谱，可以筛查到未知的蛋白，但是对于分子量大、 低丰度的蛋白质，质谱的灵敏度和准确性有一定的限制。 b)不同的方法能筛查到的目标不同：根据Proteome Analysis of Human Aqueous Humor 一文中报道，质谱筛查到的差异蛋白集中在小分子与代谢物。而用RayBiotech芯片筛查到的结果，多是集中在细胞因子、趋化、血管、生长等等。 c)质谱筛查到355个蛋白，而RayBiotech抗体芯片也筛查到328个蛋白，且用定量芯片 验证25个蛋白有差异，这些蛋白是质谱找不到的。目前RayBiotech夹心法抗体芯片已经可以检测到1000个蛋白，采用双抗夹心法，尤其是对于低丰度蛋白，有很好的灵敏度和特异性，很多的低丰度蛋白是抗体芯片可以检测出来，而质谱检测不到的，且样品不经过变性和前处理，保持天然状态的样品直接检测，对于蛋白的检测准确度高。 d)质谱的重复性一直是质谱工作者纠结的问题，不同操作者的结果，不同样品处理条件， 峰值的偏移等影响因素都会产生大的影响；RayBiotech的夹心法芯片重复性高。
蛋白质组学生物信息学分析介绍
生物信息学分析FAQ CHAPTER ONE ABOUT GENE ONTOLOGY ANNOTATION (3) 什么是GO？ (3) GO和KEGG注释之前，为什么要先进行序列比对（BLAST）？ (3) GO注释的意义？ (3) GO和GOslim的区别 (4) 为什么有些蛋白没有GO注释信息？ (4) 为什么GO Level 2的统计饼图里蛋白数目和差异蛋白总数不一致？ (4) 什么是差异蛋白的功能富集分析&WHY？ (4) GO注释结果文件解析 (5) Sheet TopBlastHits (5) Sheet protein2GO/protein2GOslim (5) Sheet BP/MF/CC (6) Sheet Level2_BP/Level2_MF/Level2_CC (6) CHAPTER TWO ABOUT KEGG PATHWAY ANNOTATION (7) WHY KEGG pathway annotation? (7) KEGG通路注释的方法&流程？ (7) KEGG通路注释的意义？ (7) 为什么有些蛋白没有KEGG通路注释信息？ (8) 什么是差异蛋白的通路富集分析&WHY？ (8) KEGG注释结果文件解析 (8) Sheet query2map (8) Sheet map2query (9) Sheet TopMapStat (9) CHAPTER THREE ABOUT FEATURE SELECTION & CLUSTERING (10) WHY Feature Selection? (10)
聚类分析（Clustering） (10) 聚类结果文件解析 (10) CHAPTER FOUR ABOUT PROTEIN-PROTEIN INTERACTION NETWORK (12) 蛋白质相互作用网络分析的意义 (12) 蛋白质相互作用 VS生物学通路？ (12) 蛋白质相互作用网络分析结果文件解析 (12)
正确理解定量蛋白质组学
正确理解定量蛋白质组学 上期分享的蛋白组学内容，是不是有些小伙伴还绕在云里雾里呀？这次，小编用实例说话，帮您梳理清楚。 Label-free定量 Label-free定量，顾名思义就是不需要对比较样本做特定标记处理，只需要比较特定肽段/蛋白在不同样品间的色谱质谱响应信号便可得到样品间蛋白表达量的变化，通常用于分析大规模蛋白鉴定和定量时所产生的质谱数据。 Label-free技术又可分为基于谱图数（Spectra Count，简称SC）和基于肽段母离子强度（或色谱离子流的峰面积即XIC）两种方法，后者更准确，使用更广泛。 技术特点 无需标记，操作简单； 不受比较样品数限制； 对实验操作稳定性、重复性要求高； 准确性较标记定量差； 要求至少做三次技术重复或生物重复。 适用范围 适合大样本量的定量比较； 对无法用标记定量实现的实验设计，易用label-free技术； 经典案例 题目：Label-free global serumproteomic profiling reveals novel celecoxib-modulated proteins infamilial adenomatous polyposis patients（利用Label-free定量技术进行家族性腺瘤息肉病患者血清的全蛋白质组分析，寻找Celecoxib调控蛋白） 期刊：Cancer genomics proteomics 主要技术：Label-free定量 文章摘要：Celecoxib是一种环氧合酶选择性抑制剂，能够对患有预防家族性腺瘤性息肉病（FAP)和散发性大肠癌的病人进行防治。为了识别其具体的作用机制，本文采用多维色谱分离方法结合电喷雾串联质谱，使用Label-free定量技术，比较经Celecoxib 处理前、后血清样品的蛋白质组表达量差异。发现了83个可能为Celecoxib响应的表达量显著差异蛋白。通过Western blotting方法，在FAP病人和结肠直肠癌细胞系中进一步确认了一些Celecoxib调控蛋白，为进一步进行Celecoxib作用机制的大规模临床试验奠定了基础。
蛋白质组学在植物科学研究中的应用
蛋白质组学在植物科学研究中的应用 1. 植物群体遗传蛋白质组学 1.1遗传多样性蛋白质研究 基于基因组学的一些遗传标记，如RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)、RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism)、SSR(Simple Sequence Repeat)、ISSR(Inter-Simple Sequence Repeat)等，已经广泛地应用于植物遗传研究中。与基因组学的遗传标记相比，由于蛋白质组学的研究对象是基因表达的产物，是介于基因型和表型之间的特性，因而蛋白质组学标记是联系基因多样性和表型多样性的纽带，具有独特的意义。 通过蛋白质组比较来检测遗传多样性的变化已有许多成功的尝试。Barrenche等(1996年)比较了6个欧洲国家的23种橡树，分析了幼苗的总蛋白质，共得到530种蛋白质，其中101个具有多态性。实验结果显示种内和种间的距离非常接近，并且证实无梗花栎(Quercus petraea)和夏栎(Quercus robar)两个种的遗传分化水平很低。Picard等(1997年)利用2D-PAGE 分析了亲缘关系很近的硬粒小麦不同株系的遗传多样性，发现品系间的多态性很低并且7个蛋白可以用于基因型的鉴定。David等(1997等)也利用2D-PAGE技术比较了栽培于不同环境下但起源于同一种群的小麦，结果所有的种群都与原种群有差别，David等认为，这不是由随机漂移引起，而是由适应其各自的气候条件而形成。 1.2 突变体的蛋白质组学研究 突变体研究是植物遗传学的重要研究手段之一，应用蛋白质组学的方法对基因突变引起的蛋白质表达变化进行研究可以揭示一些植物生理生态过程的机制。具体做法通常是对在相同条件下栽培的突变体及野生型植物的2D-PAGE图谱进行比较，受到影响的蛋白质通过质谱法或Edman测序法进行鉴定，为研究表型突变背后的生化过程提供有价值的信息。
比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术
进展评述 比较蛋白质组学研究中的稳定同位素标记技术 刘新1,2 应万涛1,2 钱小红1,23 (1军事医学科学院放射与辐射医学研究所 北京 100850;2北京蛋白质组研究中心 北京 102206) 摘 要 比较蛋白质组学是指在蛋白质组学水平上研究正常和病理情况下细胞或组织中蛋白质表达变化,以期发现具有重要功能的生物标识物,为疾病的早期诊断提供依据。近年来它正成为蛋白质组学研究的热点和发展趋势。比较蛋白质组学的研究方法和策略有多种,本文就最近几年来稳定同位素标记技术(体内代谢标记技术和体外化学标记技术)在比较蛋白质组学研究中的进展进行综述。 关键词 比较蛋白质组学 稳定同位素标记 体内代谢标记 体外化学标记 Application of Stable Isotope Labeling in Comparative Proteomics Liu X in1,2,Y ing Wantao1,2,Qian X iaohong1,23 (1Beijing Institute of Radiation Medicine,Beijing100850; 2Beijing Proteome Research Center,Beijing102206) Abstract C omparative proteomics is the research of protein expression changing between normal and pathological cell or tissue on the proteome level.P otential biomarkers w ould be discovered from the research by comparative proteomics, which will be helpful to the diagnosis and therapy of diseases.In the recent years,it has been becoming the hot spot of the proteomics research and many strategies used in comparative proteomics have been developed.During those approaches,the strategies based on stable is otopic labeling coupled with mass spectrometry have been extensively used and lots of success ful applications have been reported.In contrast to the traditional radioactive is otope labeling method,stable is otope labeling technique was not radioactive and the operation is simple.Metabolic labeling in viv o and chemical labeling in vitro are tw o parts of stable is otope labeling technique,which both have various advantages and disadvantages.This paper reviewed the progress of stable is otope labeling technique in comparative proteomics. K ey w ords C omparative proteomics,S table is otope labeling,Metabolic labeling in viv o,Chemical labeling in vitro 随着人类基因组精确图谱的公布,基因组功能的阐明已经成为生命科学研究中一项极重要的任务[1]。蛋白质是基因的最终产物同时也是基因功能的最终执行体,因而人类基因的表达及其功能有待于在蛋白水平上揭示。蛋白质组学的研究目的是分离和鉴定组织或细胞中的所有蛋白质。生物体在生长发育过程中,基因组是相对稳定的,而蛋白表达是高度动态变化的,并且具有严格调控的时间和空间特异性[2]。为了研究生物体在不同状态下表达的所有蛋白质的动态变化,比较蛋白质组学应运而生,即在蛋白组学水平上,研究在正常生理和病理状态,或受到不同的外部环境刺激下,或在突变等因素影响下,蛋白质表达的变化情况,以期发现生物体内关键的调控分子及与疾病相关的蛋白质标志物,最终为疾病的防诊治、新型疫苗的研发等提供理论依据。 为了研究蛋白质表达的动态变化,基因表达检测技术,如微阵列法[3]、DNA(脱氧核糖核酸)芯片法[4]等曾被广泛使用。这些方法虽然能够实现对mRNA(信使核糖核酸)进行定性和定量分析,但 刘新 男,27岁,博士生,现从事比较蛋白质组学研究。 3联系人,E2mail:qianxh1@https://www.wendangku.net/doc/fa2904474.html, 国家自然科学基金(20505019、20505018)、国家重点基础研究发展规划项目(2004C B518707)和北京市科技计划重大项目(H030230280190)资助项目 2006207220收稿,2006209221接受
蛋白质组学复习资料
蛋白质组学复习资料 一、名词解释 1、蛋白质组学：蛋白质组学是研究与基因对应的蛋白质组的学科，蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的杂合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。 2、二维（双向）电泳原理：根据蛋白质的等电点和相对分子质量的特异性将蛋白质混合物在第一个方向上按照等电点高低进行分离，在第二个方向上按照相对分子质量大小进行分离。二维电泳分离后的蛋白质点经显色，通过图象扫描存档，最后是呈现出来的是二维方向排列的，呈漫天星状的小原点，每个点代表一个蛋白质。 3、三步纯化策略： 第一步:粗提。纯化粗样快速浓缩 (减少体积) 和稳定样品 (去除蛋白酶) 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第二步：中度纯化。去除大部分杂质 最适用层析技术: 离子交换/疏水层析 第三步：精细纯化。达到最终纯度(去除聚合物,结构变异物) 最适用层析技术:凝焦过滤/离子交换/疏水层析/反相层析 4、高效纯化策略：在三步纯化蛋白质过程中，同时考虑到纯化的速度、载量、回收率及分辨率的纯化策略。 5、离子交换色谱：离子交换色谱中的固定相是一些带电荷的基团，这些带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。固定相基团带正电荷的时候，其可交换离子为阴离子，这种离子交换剂为阴离子交换剂；固定相的带电基团带负电荷，可用来与流动相交换的离子就是阳离子，这种离子交换剂叫做阳离子交换剂。阴离子交换柱的功能团主要是－NH2，及－NH3 ：阳离子交换剂的功能团主要是－SO3H及－COOH。其中-NH3 离子交换柱及-SO3H离子交换剂属于强离子交换剂，它们在很广泛的pH范围内都有离子交换能力；-NH2及-COOH 离子交换柱属于弱离子交换剂，只有在一定的pH值范围内，才能有离子交换能力。离子交换色谱主要用于可电离化合物的分离，例如，氨基酸自动分析仪中的色谱柱，多肽的分离、蛋白质的分离，核苷酸、核苷和各种碱基的分离等。 6、吸附色谱：吸附色谱系色谱法之一种，利用固定相吸附中对物质分子吸附能力的差异实现对混合物的分离，吸附色谱的色谱过程是流动相分子与物质分子竞争固定相吸附中心的过程。洗脱次序∶一般为正相，即：极性低的先被洗脱。 7、PCR扩增：PCR技术（polymerase chain reaction）技术能把单个目的基因大量扩增，这个方法必须在已知基因序列或已知该基因所翻译的氨基酸序列。进而推断出因序列的情况下使用。PCR的每次扩增循环包括三步:1）变性,在高温下把双链靶DNA 拆开； 2）在较低的温度下使引物与靶DNA互补； 3）在中间温度下，在DNA多聚酶作用下，引物按模板DNA延长。典型的PCR包括30～50循环，如此重复循环，使被扩增的靶核苷酸以几何级数扩增。 8、基因组文库 基因文库是指整套由基因组DNA片段插入克隆载体获得的分子克隆这总和。 广义的基因文库指来于单个基因组的全部DNA克隆，理想情况下应含有这一基因组的全部DNA序列（遗传信息），这种基因文库常通过鸟枪法获得。 狭义的基因文库有基因组文库和cDNA文库之分。基因文库可用于研究基因的结构、功能和筛选基因工程的目的基因。 9、cDNA文库:以mRNA为模板，经反转录酶催化，在体外反转录成cDNA，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段cDNA，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合称为该组织细胞的cDNA 文库。真核生物基因组DNA庞大，复杂度是mRNA和蛋白质的100倍左右，而且含有大量的重复序列，和不被表达的间隔子。这是从染色体DNA出发材料直接克隆目的基因的主要困难。而从mRNA出发的cDNA克隆比基因组克隆要简单得多。 10、基因芯片 基因芯片又叫DNA芯片（DNA chip)，DNA微阵列（DNA microarray), DNA集微芯片（DNA microchip）,寡核苷酸阵列（oligonucleotide array）。 是一种将核酸分子杂交原理与微电子技术相结合而形成的高新生物技术。 将靶标样品核酸或探针中的任一方按阵列形式固定在固相载体（硅片、尼龙膜、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、玻璃片等）上，另一方用荧光分子标记后，加样至微阵列上杂交，然后用荧光扫描或摄像技术记录，通过计算机软件分析处理，获得样品中大量的基因序列和表达信息。 11、基因敲除：基因敲除（gene knock out），又称基因打靶（gene targeting）,是指用外源的DNA与受体细胞基因组中顺序相同或非常相近的基因发生同源重组，整合至受体细胞基因组中并得以表达的一种外源DNA导入技术。对一个结构已知但功能未知的基因，从分子水平上设计实验，将该基因敲除，或用其他顺序相近基因取代，然后从整体观察实验动（植）物，推测相应基因的功能。 12、同源建模：是一种蛋白质结构预测方法，具体指是利用同同源蛋白质结构为模板来预测未知蛋白质的结构。同源性大于50％时，结果比较可靠；30～50％之间，其结果需要参考其它蛋白的信息。同源性小于30％时，人们一般采用折叠识别方法。同源性更小时，从无到有法更有效。 13、Gene：合成有功能的蛋白质或RNA所必需的全部DNA（部分RNA病毒除外），即一个基因不仅包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所必需的调控序列。 14.genome：细胞或生物体中，一套完整单体的遗传物质的总和，即某物种单倍体的总DNA。对于二倍体高等生物来说，其配子的DNA总和即一组基因组，二倍体有两份同源基因组。 15.Protein：生物体中广泛存在的一类生物大分子，由核酸编码的α氨基酸之间通过α氨基和α羧基形成的肽键连接而成的肽链，经翻译后加工而生成的具有特定立体结构的、有活性的大分子。 16.exon：外显子(expressed region)是真核生物基因的一部分，它在剪接(Splicing)后仍会被保存下来，并可在蛋白质生物合成过程中被表达为蛋白质。 17.蛋白质组学研究的两条途径：一条是类似基因组学的研究，即力图"查清"人类大约3万到4万多基因编码的所有蛋白质，建立蛋白质组数据库，即组成蛋白质组学研究；另一条途径，则是着重于寻找和筛选引起2个样本之间的差异蛋白质谱产生的任何有意义的因素，揭示细胞生理和病理状态的进程与本质，对外界环境刺激的反应途径，以及细胞调控机制，同时获得对某些关键蛋白的定性和功能分析，即比较蛋白质组学研究。 18.组成蛋白质组学研究(结构蛋白质组学) 这是一种针对有基因组或转录组数据库的生物体或组织、细胞，建立其蛋白质或亚蛋白质组(或蛋白质表达谱)及其蛋白质组连锁群的一种全景式的蛋白组学研究，从而获得对有机体生命活动的全景式认识。 应该认识到，全基因组研究的发端和升温，是由于大规模基因组测序技术的实现和其后高通量的基因芯片技术的发展所推动的。而蛋白质组迄今还不具备相应的技术基础，且大规模的高通量DNA研究是建立在4种碱基及其配对性质的相对单一和简
植物蛋白质组学研究进展
植物蛋白质组学研究进展 摘要 蛋白质组学是后基因组时代功能基因组学研究的新兴学科和热点领域。该文简要介绍了蛋白质组学产生的科学背景、研究方法和研究内容。蛋白质组学研究方法主要有双向聚丙烯酰胺凝胶电泳、质谱技术、蛋白质芯片技术、酵母双杂交系统、植物蛋白质组数据库等。其应用的范围包括植物群体遗传学、在个体水平上植物对生物和非生物环境的适应机制、植物的发育和组织器官的分化过程，以及不同亚细胞结构在生理生态过程中的作用等诸多方面。同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了展望。 关键词双向电泳质谱蛋白质组植物蛋白质组学 1 蛋白质组学概念、内容及其产生背景 1.1蛋白质组学的概念 蛋白质组一词是由英文单词蛋白质的前半部分加上基因组的后半部分组合而成，它是指基因组表达产生的所有相应的蛋白质，即细胞或组织或机体全部蛋白质的存在及活动方式。蛋白质组学一词是由澳大利亚学者威尔金斯和威廉姆斯在1944 年意大利召开的一次科学会议上首次提出，并由Wasinger等第一次在出版物中使用。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，从整体蛋白质水平上，在一个更加深入、更加贴近生命本质的层次上去探索和发现生命活动的规律和重要的生理、病理现象等。 1.2植物蛋白质组学的研究内容 蛋白质组学研究主要包括蛋白质的表达模式和蛋白质的功能模式两个方面。蛋白质表达模式的研究是蛋白质组学研究的基础内容，主要是研究特定条件下某一细胞或组织的所有蛋白质的表征问题。常规的方法是提取蛋白质，经2D-E分离形成一个蛋白质组的二维图谱，通过计算机图像分析得到各蛋白质的等电点、分子量、表达量等，再结合以质谱分析为主要手段的蛋白质鉴定，建立起细胞或组织或机体在所谓“正常生理条件下”的蛋白质组图谱和数据库。然后，在此基础上，可以比较分析在变化了的条件下蛋白质组所发生的变化，如蛋白质表达量的变化、翻译后的加工修饰、蛋白质在亚细胞水平上定位的改变等，从而发现和鉴定出特定功能的蛋白质及其基因。 1.3植物蛋白质组学的产生背景 蛋白质组学是在基因组学的研究成就和高通量的蛋白质分析技术得到突破的背景下产生的新兴学科，基因组研究的发展是蛋白质组学产生的重要前提。 基因组研究是生物科学近十几年来的研究热点。人类基因组计划被誉为20世纪的3大科技工程之一，并取得了辉煌的成就。2000 年6月科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。2001年2月，中、美、日、德、法、英等( 国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果，宣告了一个新的纪元———后基因组（即功能基因组）时代的到来。 植物基因组学的研究主要集中在拟南芥和水稻（两种模式植物上。2000年12月美、英等国科学家宣布测出拟南芥基因组的完整序列，这是人类首次全部破译高等植物的基因序列。2002 年是水稻基因组学研究取得重大成就的一年，首先中国的科学家和syngenta 公司的科学家分别发表籼稻和粳稻基因组“工作框架图”，继后日本和中国的科学家又分别公布了粳稻第0 号和第F 号染色体的全序列以及籼稻粳稻基因的“精细结构图”，被认为是基因组学研究的又一个重要里程碑。 基因组密码的破译，拉开了生命科学研究的序幕，但是，要真正揭示生命活动的奥秘，基因组研究本身又无能为力。因为，基因组仅仅是遗传密码和遗传信息的载体，在生命活动
蛋白质组学及其主要技术
蛋白质组学及其主要技术 朱红1 周海涛2 (综述) 何春涤1, (审校) (1.中国医科大学附属第一医院皮肤科,辽宁沈阳110001； 2.北京大学深圳医院核医学 科，广东深圳518036) 【摘要】蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象的新兴学科，近年来发展迅速，已成为后基因组时代的研究热点。目前，蛋白质组学研究技术主要包括：样品的制备和蛋白质的分离、蛋白质检测与图像分析、蛋白质鉴定及信息查询。本文就蛋白质组学概念及主要技术进行综述。 【关键词】蛋白质组，蛋白质组学 1蛋白质组学的概念 随着人类基因组测序计划的完成，人们对生命科学的研究重点由结构基因组转向功能基因组，1994年Wilkins和Williams首先提出蛋白质组一词[1]，蛋白质组是指一种细胞、组织或有机体所表达的全部蛋白质。从基因到蛋白质存在转录水平、翻译水平及翻译后水平的调控，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度不完全符合[2]。蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质-蛋白质相互作用等也无法从DNA／mRNA水平来判断。因此，只有将功能基因组学与蛋白质组学相结合，才能精确阐明生命的生理及病理机制。 蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象，对组织、细胞的整体蛋白进行检测，包括蛋白质表达水平、氨基酸序列、翻译后加工和蛋白质的相互作用,在蛋白质水平上了解细胞各项功能、各种生理、生化过程及疾病的病理过程等[3,4]。蛋白质组学有两种研究策略。一种是高通量研究技术，把生物体内所有的蛋白质作为对象进行研究，并建立蛋白质数据库，从大规模、系统性的角度来看待蛋白质组学，更符合蛋白质组学的本质。但是，由于剪切变异和翻译后修饰，蛋白质数量极其庞大，且表达随空间和时间不断变化，所以分析生物体内所有的蛋白质是一个耗时费力，难以实现的理想目标。另一种策略是研究不同状态或不同时期细胞或组织蛋白质组成的变化，主要目标是研究有差异蛋白质及其功能，如正常组织与肿瘤组织间的差异蛋白质，寻找肿瘤等疾病标记物并为其诊断治疗提供依据。 2蛋白质组学的常用技术 2.1样品的制备和蛋白质的分离技术 2.1.1样品的制备样品制备包括细胞裂解与蛋白质溶解，以及去除核酸等非蛋白质成分。 激光捕获显微切割(Laser-captured microdissection, LCM)[5]技术可大量获得足够用于蛋白质组学研究的单一细胞成分，避免其他蛋白成分对电泳结果的干扰。尤其是肿瘤的蛋白质组学研究常用LCM技术来获取单一的肿瘤细胞。 2.1.2蛋白质的分离技术 ①双向凝胶电泳(Two-dimensional electrophoresis, 2-DE)：双向电泳方法于 l975年由O'Farrell[6]首先提出，根据蛋白质等电点和分子量的差异，连续进行成垂直方向的两次电泳将其分离。 第一向为等电聚焦(Isoelectric focusing,IEF)电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点不同进行蛋白质的分离。较早出现的IEF是载体两性电解质pH梯度，即在电场中通过两性缓冲离子建立pH梯度；20世纪80年代初建立起来的固相pH梯度(Immobilized pH gradients，IPG)IEF，是利用一系列具有弱酸或弱碱性质的丙烯酰胺衍生物形成pH梯度并参与丙烯酰胺的共价聚合，形成固定的、不随环境电场条件变化的pH梯度。IPG胶实验的重复
蛋白质组学检测及分析方案
iTRAQ检测及数据分析
目录 一、项目简介 (3) 二、实验方案 (3) 2.1样品准备 (3) 2.2实验流程 (3) 2.3实验结果 (4) 三、分析方案 (4) 3.1原始数据预处理及均一化 (4) 3.2差异蛋白筛选 (4) 3.3层次聚类分析 (5) 3.4差异蛋白G ENE O NTOLOGY分析 (6) 3.5差异基因P ATHWAY分析 (6) 3.6差异蛋白N ETWORK分析 (7) 四、费用概算 (7) 五、时间概算 (7)
iTRAQ检测及数据分析方案 一、项目简介 样品情况： 对比情况：针对实验产出的原始数据进行生物信息学处理。组间相互对比筛选差异蛋白，并对差异蛋白进行后续生物信息学数据分析。具体内容见如下方案： 二、实验方案 2.1 样品准备 如果送样为溶液，则溶液中一般不要有SDS、CHAPS、Triton X-100、NP40及吐温 20、40等系列的去污剂。盐浓度小于50mM。 样品可以直接寄送未处理的组织，组织样品需要>100Mg,如蛋白已经提取，则需要蛋白量>200ug。 2.2 实验流程 同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术是一种新的、功能强大的可同时对八种样品进行绝对和相对定量研究的方法。作为一种新的蛋白质绝对和相对定量技术，具有很好的精确性和重复性，并且弥补了DIGE及ICAT的不足。它可以结合非凝胶串联质谱技术，对复杂样本、细胞器、细胞裂解液等样本进行相对定量研究。
2.3 实验结果 我们的实验结果将由专业软件Protein Pilot 3.0 (ABI,USA) 进行展示： 鉴定到的该蛋白质的肽断相关信息 同一个group的蛋白质 上图选中绿色的肽断的质谱图信息 所选定蛋白质（上表绿色）的肽断信息 质谱图定量信息 三、分析方案 3.1 原始数据预处理及均一化 首先对原始检测数据进行预处理和均一化处理。使得数据达到后期统计学分析要求。 3.2 差异蛋白筛选 利用统计学方法筛选差异表达的蛋白。一般认为高丰度蛋白鉴定出多个肽段，低丰度蛋
植物蛋白质组研究方法
第31卷第3期湖南农业大学学报(自然科学版) V ol．31 No．3 2005年6月Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Jun．2005 文章编号：1007-1032(2005)03-0342-05 植物蛋白质组研究方法 龙桂友a，刘 杰b，饶力群b (湖南农业大学 a.园艺园林学院；b.生命科学与技术学院，湖南长沙 410128) 摘要：蛋白质组研究是后基因组时代的热点领域．介绍了蛋白质组概念提出的背景，蛋白质组与基因组的联系与区别，蛋白质组研究的内容，重点综述了植物蛋白质组研究的技术．双向凝胶电泳仍为蛋白质分离的核心技术，该技术在某些方面作了改进和发展；生物质谱是蛋白质鉴定的关键技术，进一步发展了生物传感芯片质谱及蛋白质芯片技术；对蛋白质组研究的信息处理依赖于生物信息学的发展，介绍了国内外相关的蛋白质数据库及建立数据库主要应用的图像软件． 关键词：植物蛋白质组；双向凝胶电泳；生物质谱；蛋白质数据库；蛋白质芯片 中图分类号：Q51 文献标识码：A Methods of Plant Proteome Research LONG Gui-you a，LIU Jie b，RAO Li-qun b (a.College of Horticulture and Landscape；b.College of Life Science and Technology，HNAU，Changsha 410128，China) Abstract: Proteome research is one of the most active fields in the post-genomic era．In this paper is an attempt to introduce the scientific background of the origination of proteome，the content of proteome research and the distinction between proteome and genome．This article focuses on reviewing the methods of plant proteome study，which include the improved two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis that is the core technique of protein separation，bio-mass spectrometry that is the critical tool of protein identification and the protein database that is the main means of protein information processing．It also makes a description of some last developed techniques in proteome research such as biosensor chip mass spectrometry and protein chip，2D image analysis software． Key words: plant proteome；two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis；bio-mass spectrometry；protein database；protein chip 澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams 于1994年首先提出了蛋白质组的概念，即基因组表达的全部蛋白质，即某一物种、个体、器官、组织或细胞基因组的全部蛋白质产物的表达谱[1~3]．随着人类基因组研究工作的进一步深入，生命科学将进入后基因组时代，基因组学的研究重点从结构基因组学过渡到功能基因组学[4]．蛋白质组学作为后基因组计划的一个重要组成部分，成为生命科学的最前沿研究领域 [5~8]． 蛋白质组与基因组有紧密的联系，但二者也存在着根本的区别．从基因到mRNA再到蛋白质，最后体现生命功能的是蛋白质，基因组决定了细胞的遗传特性，但是基因的遗传信息最终要通过蛋白质的功能来表达．组成某一有机体的所有细胞共享一个特定的基因组，但由于基因组内各个基因表达的条件和表达的程度随时间、地点、环境、条件而不同，因而其表达的最终产物蛋白质组便处于一个新陈代谢的动态变化中，即使同一种细胞的生长与活动，也因不同时期、不同条件其蛋白质也处在不断的变化之中．人类基因只有3~4万个，而蛋白质却有25万种[9]，一个基因可以产生多种蛋白质，而且形式各异，功能不同．因而仅以基因组水平很难认识生命活动的全部过程，尚需借助蛋白质组学研究以诠释生命的全部内涵[2，3]． 收稿日期：2004-10-10 基金项目：湖南省科技重大专项(04NK1005) 作者简介：龙桂友(1963-)，男，汉族，湖南永兴人，博士研究生，湖南农业大学副教授．
蛋白质组学在植物科学研究中的进展
程彦伟,李建友,姜爱良,等.蛋白质组学在植物科学研究中的进展[J].江苏农业科学,2010(1):17-20. 蛋白质组学在植物科学研究中的进展 程彦伟1,2,李建友2,姜爱良2,齐耀程2,朱 倩2,赵 昕2,张 炜2 (1.洛阳师范学院生命科学系,河南洛阳471022;2.南京农业大学生命科学学院,江苏南京210095) 摘要:蛋白质组学是后基因组时代出现的一个新兴研究领域。随着模式植物拟南芥和水稻基因组测序完成,蛋白质组学已被广泛应用于植物研究的各个领域。本文综述了蛋白质组学在植物发育、逆境胁迫以及亚细胞水平的研究进展。 关键词:蛋白质组学;亚细胞水平;植物生长发育;逆境 中图分类号:Q946.1 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2010)01-0017-04 (上接第16页) [30]范世香,裴铁凡,迟振文.树干径流及林冠截留规律分析[J]. 辽宁林业科技,1992(1):54-57. [31]张清春,刘宝元,翟 刚.植被与水土流失研究综述[J].水土 保持研究,2002,9(4):96-101. [32]L o v e t t GM,W e a t h e r s K C,A r t h u r M A.C o n t r o l o f n i t r o g e nl o s s f r o mf o r e s t e d w a t e r s h e d s b y s o i l c a r b o n:n i t r o g e n r a t i o a n d t r e e s p e- c i e s c o m p o s i t i o n[J].E c o s y s t e m s,2002,5(7):712-718. [33]王 静,由文辉,石 珺,等.天童常绿阔叶林树干径流中硝态 氮特征[J].内蒙古大学学报:自然科学版,2008,39(4):440-445. [34]王建英,邢鹏远,李国庆.浅谈中国农业面源污染的原因[J]. 现代农业科学,2009,16(2):135-137. [35]胡立峰,胡春胜,安忠民,等.不同土壤耕作法对作物产量及土壤 硝态氮淋失的影响[J].水土保持学报,2005,19(6):186-189. [36]童启庆.茶树栽培学[M].3版.北京:中国农业出版社,2006: 207-209. [37]陈代顺,陈 华.茶园免耕法与传统耕作法对比试验[J].福建 茶叶,1995(3):32-33. [38]刘继尧,张亚莲,林泽光,等.红壤常规茶园免耕法研究 Ⅰ. 红壤常规茶园免耕效应[J].茶叶通讯,1991(3):4-10. [39]刘向东,吴钦孝,苏宁虎.六盘山林区森林树冠截留、枯枝落叶 层和土壤水文性质的研究[J].林业科学,1989,25(3):220-227. 近年来,随着模式植物拟南芥和水稻基因组测序完成,植物基因组研究己转入到功能基因组。目前一些研究功能基因组的新方法和试验技术体系如c D N A微阵列、D N A芯片、基因表达系统分析(s e r i a l a n a l y s i s o f g e n ee x p r e s s i o n,S A G E)和基因敲除(g e n e k n o c k o u t)均能有效分析大量基因的表达和功能模式,并取得了很大进展。但是基因功能的实现最终是以蛋白质形式体现的,核酸水平上的变化并不能确切反映其最终功能行使产物———蛋白质的变化;进一步而言,多种蛋白质合成之后要经过一定修饰(信号肽的切除、磷酸化修饰、糖基化修饰),以及亚细胞定位后才能发挥其功能[1]。因此有必要从蛋白质组水平上以及亚细胞水平上对细胞某一功能的实现机理进行研究。 1 蛋白质组学在植物发育中的应用 1.1 种子形成及萌发过程中的蛋白质组学研究 种子形成及萌发过程中,涉及到大量蛋白质的变化。前人已利用2-D电泳方法研究了大麦种子发育期间蛋白质组的变化。结果表明一些蛋白质如苹果酸脱氢酶在整个发育过程中均有表达,而其他蛋白质如抗坏血酸过氧化物酶和冷调节蛋白C o r14b分别与灌浆早期或成熟干燥阶段有关。 收稿日期:2009-05-20 基金项目:国家自然科学基金(编号:30400030);教育部新世纪优秀人才支持计划(编号:N C E T-05-0494)。 作者简介:程彦伟(1975—),男,河南清丰人,博士,讲师,主要从事植物逆境蛋白质组学研究。E-m a i l:c y w z t g@126.c o m。C o r14b蛋白质在种子成熟前干燥阶段出现,在成熟种子中含量最多,但在种子发芽期间降解,说明这个蛋白质在种子耐干性上具有一定作用。最值得关注的是发育过程中低分子量α-淀粉酶或胰蛋白酶抑制剂、丝氨酸蛋白酶抑制剂和参与抗氧化胁迫保护的酶大量积累。在整个灌浆时期α-淀粉酶或胰蛋白酶抑制剂表达量增加,而糜蛋白酶出现在发育晚期,这些抑制剂可能能够保护种子免遭昆虫危害[2]。 1.2 植物个体发育过程中的蛋白质组学研究 叶片是高等植物光合作用和蒸腾作用的主要位置,其功能的行使是植物产量和品质形成的重要基础。对水稻6个不同发育时期叶片蛋白质表达模式进行研究的结果表明,有49个蛋白质点在不同时期发生显著变化,质谱分析和数据库检索结果表明,中高丰度表达蛋白质随着水稻的生长,其累积量会稍微下降,而一些抗氧化蛋白质的累积量更是在水稻成熟早期显著降低[3]。 根在植物中行使多种重要功能,包括水分和营养吸收,合成氨基酸、植物碱、有机氮和植物激素等。Z h o n g等分离了水稻根中的蛋白,用考马斯亮蓝染色后得到292个蛋白点, 42个蛋白得到鉴定[4]。K o l l e r等结合2-D E和M u d P I T2种方法研究水稻根、叶和种子中的蛋白,一共发现了2528个不同的水稻蛋白,其中叶片蛋白1022个、根蛋白1350个[5]。目前,关于根发育过程中的细胞蛋白质组学已有相关研究,并鉴定到了多种蛋白质。这些蛋白质分别参与能量代谢、次生代谢、病害抵抗、贮藏、转运、信号传导、蛋白质合成、细胞结构形成以及细胞生长和分裂等过程[6-7]。相关结果还表明,发育 — 17 — 江苏农业科学 2010年第1期DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2010.01.017
植物蛋白质组学研究若干重要进展
植物学报Chinese Bulletin of Botany 2009, 44 (4): 410?425, w w https://www.wendangku.net/doc/fa2904474.html, doi: 10.3969/j.issn.1674-3466.2009.04.002 收稿日期: 2008-04-03; 接受日期: 2008-07-16 基金项目: 国家自然科学基金(No.30570932)、教育部新世纪优秀人才支持计划(No.NE CT-06-0327)和黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项目(No.1152G015)* 通讯作者。E -mail: daishaojun@hotmail.c om .特邀综述. 植物蛋白质组学研究若干重要进展 喻娟娟1, 戴绍军1, 2* 1 东北林业大学生命科学学院林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040 2 哈尔滨师范大学生命科学与技术学院, 哈尔滨 150080 摘要 植物蛋白质组学近年来正从定性向精确定量蛋白质组学的方向发展。国际上近两年发表的约160篇研究论文报道了利用不断改进的双向电泳结合生物质谱技术、多维蛋白质鉴定技术, 以及包括双向荧光差异凝胶电泳、15N 体内代谢标记、同位素标记的亲和标签、同位素标记相对和绝对定量等在内的第2代蛋白质组学技术, 对植物组织(器官)与细胞器、植物发育过程和植物响应环境胁迫的蛋白质组特征, 以及植物蛋白质翻译后修饰和蛋白质相互作用等方面的研究成果。该文对上述报道进行总结, 综述了2007年以来植物蛋白质组学若干重要问题研究的新进展。 关键词 发育, 植物, 翻译后修饰, 定量蛋白质组学, 胁迫 喻娟娟, 戴绍军 (2009). 植物蛋白质组学研究若干重要进展. 植物学报 44, 410?425. 随着拟南芥(Arab idopsis thaliana )、水稻(Oryza sativa )和杨树(Populus trichocarpa )等植物全基因组序列测定的完成和基因组学研究的深入, 植物蛋白质组学研究已成为后基因组时代的热点之一。虽然与人类和酵母蛋白质组学相比, 植物蛋白质组学起步较晚, 但是自1997年第1篇植物蛋白质组学文章发表以来, 伴随着蛋白质组学技术体系的不断完善, 植物蛋白质组学发展迅速。近年来, 以水稻和拟南芥等模式植物为代表的多种植物组织(器官)的蛋白质表达谱分析相继完成, 并且植物发育和生殖过程中不同阶段的蛋白质组变化, 以及此过程中植物响应各种环境因子的差异表达蛋白质组也被大量报道。每年都有近百篇研究论文和关于该年度植物蛋白质组学研究进展的综述性文章发表(Canovas et al., 2004; Rossignol et al., 2006; Jorrin et al., 2007)。近两年, 国际上大约发表了160篇植物蛋白质组学方面的研究论文和50多篇综述, 这些文章报道的物种除了拟南芥和水稻以外, 还涉及以蒺藜苜蓿(Medicago truncatula )、大麦(Hordeum vulgare )和大豆(Glycine max )等为主的近 50个物种, 研究内容也涉及方法学、亚细胞蛋白质组、组织(器官)蛋白质组、植物响应胁迫蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组和相互作用蛋白质组等多个方面(表1)。本文从上述几个方面综述了近两年来植物蛋白质组学的研究进展。 1 方法学 将双向电泳(two-dimensional electrophoresis, 2-DE)与质谱(mass spectrometry, MS)联用仍然是目前进行植物蛋白质组学研究最常用的方法。同时, 在酵母和哺乳动物中建立并迅速发展的第2代蛋白质组学技术, 如多维蛋白质鉴定技术(multidimensional pro-tein identification technology, MudPIT)、双向荧光差异凝胶电泳(two-dimensional fluorescence difference gel electrophoresis, 2D-DIGE)、15 N 体内代谢标记(15N metabolic labeling)、同位素标记的亲和标签(isotope-coded affinity tag, ICAT)、同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute protein