我国蛋白质组学研究现状及展望

蛋白质组学是系统研究分子机器、亚细胞器、细胞、组织、器官乃至整体等生物体系内蛋白质全组成及其活动规律的科学,已成为21世纪生命科学的焦点之一。本文简要介绍了蛋白质组学研究背景,我国蛋白质组学研究现状、存在问题和前景展望。

蛋白质质谱分析的无标记定量算法研究进展

作为发现疾病相关生物标志物的重要途径,定量研究已成为蛋白质组学的热点问题.随着实验方法的发展和改进,定量数据处理算法也在不断更新和完善.将现有的无标记定量方法归纳为需要/不需要鉴定结果两类方法,分析比较了两类方法的异同及优缺点,详细讨论了所涉及的主要算法,总结了一些常用的无标记定量软件及对应的网络资源.展望了无标记定量数据分析的未来研究方向.

藜芦人参配伍对大鼠肝功能及肝组织蛋白质表达的影响

目的利用差异蛋白质组技术,探讨藜芦人参配伍对肝功能及蛋白质表达的影响。方法大鼠雌雄各半,ig给予藜芦0.27 g·kg-1、藜芦0.09 g·kg-1+人参0.24 g·kg-1、藜芦0.27 g·kg-1+人参0.71 g·kg-1、藜芦0.81 g·kg-1+人参2.13 g·kg-1,每天1次,连续8周。收集血清及肝组织。采用全自动生化仪测定谷草转氨酶(GOT)、谷丙转氨酶(GPT)的水平,并对肝组织进行常规HE染色观察组织病理变化。通过差异凝胶电泳技术(DIGE)分离大鼠肝组织总蛋白,基质辅助激光解吸电离时间飞行串联质谱及数据库查询鉴定差异表达蛋白质。结果血生化指标检测结果表明,只有藜芦0.81 g·kg-1+人参2.13 g·kg-1检测到GOT没有升高的趋势;而GPT明显升高(P<0.05)。病理学结果显示,正常对照、藜芦0.27 g·kg-1、藜芦0.09 g·kg-1+人参0.24 g·kg-1及藜芦0.27 g·kg-1+人参0.71 g·kg-1组大鼠肝组织无明显病理变化;藜芦0.81 g·kg-1+人参2.13 g·kg-1有2例(8.7%)样本分别出现肝窦扩张淤血及淋巴细胞浸润的病理改变。藜芦人参合用前后大鼠肝组织差异蛋白质经DIGE进行分离后,成功获得了分辨率高、重复性好的双向凝胶电泳图谱;经DeCyder6.5软件分析获得差异>1.5倍的蛋白质点共30个;质谱鉴定去冗余后得到4种差异蛋白质,其中二硫键异构酶A3前体和碳酸酐酶Ⅲ明显降低;谷氨酸脱氢酶1及氨甲酰磷酸合成酶1明显升高。结论藜芦0.81 g·kg-1和人参2.13 g·kg-1合用可能影响大鼠肝内与pH自稳、蛋白折叠及氨基酸代谢相关酶的表达。

液质联用技术中不同蛋白质鉴定策略的比较

在常用的多维液相色谱-质谱联用技术中,采取延长梯度洗脱时间、进行重复实验、采用质谱分段扫描等多种方法,提高对蛋白质的鉴定效率。为了系统评价这些方法在复杂生物样本分析中的效果,应用酵母的蛋白提取物作为样本,在LCQ质谱仪上进行一系列的比较实验。结果表明,在一定范围内,随着梯度时间的延长,被鉴定的非冗余肽段(unique peptide)数量显著增加,相对应的蛋白质簇(group protein)数量也随之增加。同样,进行重复实验和采用质谱分段扫描的方法均能提高蛋白鉴定的覆盖率,而采用质谱分段扫描的策略具有更为显著的效果,因此在规模化蛋白质组分析中,应当选择更为合适的、互补的研究策略以提高结果的完整性。

蛋白质翻译后修饰及定位对p53活性的调节作用

抑癌蛋白p53具有转录激活作用,在细胞应激条件下激活一系列下游靶分子蛋白,发挥其调节细胞周期、细胞凋亡及DNA修复的功能。本文着重叙述了磷酸化、泛素化、乙酰化等不同的翻译后修饰及定位调控与p53活性调节之间的关系、特点和作用。

生物医学命名实体识别的研究与进展

为直接高效地获取文献中的知识,命名实体识别用来识别文本中具有特定意义的实体。这是应用文本挖掘技术自动获取知识的关键的第一步,因此受到日益广泛的关注。主要从评测方法、特征选择、机器学习方法和后期处理等方面介绍了近年来生物医学命名实体识别方面的主要研究方法及成果,并对目前各方面存在的问题进行了分析和讨论,最后对该领域的研究前景进行了展望。

2015年中国医学遗传学研究领域若干重要进展

2015年中国医学遗传学稳步发展,众多具有原创性的研究论文在国际顶级杂志上发表。中国科学家在医学遗传学的诸多领域,如罕见疾病的致病基因、复杂疾病的易感基因、癌症的体细胞突变、遗传学新方法新技术、疾病相关微小RNA(micro RNA,mi RNA)、疾病相关长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)、疾病相关竞争性内源RNA(Competing endogenous RNA,ce RNA)、疾病相关可变剪接和分子进化等研究领域均取得了突破性的进展。中国科学家在医学遗传学研究中逐步从常见变异延伸到罕见变异,从遗传学现象的描述到功能机制的确证,从单组学分析扩展至多组学数据整合,从基础研究走向临床应用。同时,中国科学家的研究成果引起了国际同行的高度关注。本文概括性综述了2015年中国科学家在医学遗传学领域取得的若干重要研究进展,旨在追踪当前中国医学遗传学领域发展的前沿,与国内读者分享我国科学家在该领域取得的重要成果以及研究思路。

哺乳动物卵母细胞及早期胚胎蛋白质组学研究进展

雌性生殖细胞发育是动物繁殖的基石,哺乳动物卵母细胞和早期胚胎在其生长发育过程中有许多独特的现象和规律,涉及一系列蛋白质合成/降解和磷酸化等状态的动态改变。对卵母细胞分裂、成熟调控机理以及植入前胚胎发育规律的研究是发育生物学领域的一项重要课题。蛋白质组学是以细胞或组织内全部的蛋白质为研究对象,系统鉴定、定量蛋白质并研究这些蛋白质功能的科学。随着蛋白质分离、鉴定技术的快速发展,蛋白质组学为卵母细胞发生、分化、成熟以及质量控制等相关研究提供了新的方法和内容,如在蛋白质定量、修饰、定位和相互作用等方面提供其他组学技术不可获得的重要信息。这些信息将有助于揭示哺乳动物卵母细胞成熟和早期胚胎发育的分子机制,对于进一步完善卵母细胞的体外成熟培养体系,提高胚胎体外生产、体细胞克隆和转基因动物生产效率具有重要意义。

肝细胞癌转移相关蛋白的iTRAQ定量蛋白质组学研究

该研究对不同转移能力的人肝癌细胞系全细胞蛋白进行差异蛋白质组分析,以期发现与肝癌转移相关的候选分子。选择具有高、低转移能力的人肝癌细胞系HCCLM6和MHCC97H为研究材料,提取细胞全蛋白,FASP酶切、iTRAQ标记后进行质谱鉴定和定量分析,并利用Uni Prot数据库和GOfact软件对差异蛋白进行生物信息学分析,包括亚细胞定位、生物过程和分子功能富集分析。共鉴定了5 033种蛋白质,其中5 013种蛋白质有定量信息,发现91种差异蛋白(|ratio|≥1.5,单样本t检验,P<0.05),其中39种蛋白在高转移细胞HCCLM6中上调,52种下调。差异蛋白的细胞定位主要为细胞质和细胞膜,GO分析显著富集到细胞黏附生物过程和蛋白结合生物功能。该研究建立了高低转移能力的人肝癌细胞系HCCLM6和MHCC97H细胞全蛋白的差异表达谱,发现了4种新的与肝癌转移相关的候选蛋白(微管蛋白链β-2B、着丝粒蛋白F、层黏连蛋白亚基α5和囊泡相关膜蛋白5),为进一步研究肝癌转移机制提供了重要的数据参考。

组蛋白甲基转移酶SETD2对P53介导细胞凋亡的调控

目的探讨组蛋白甲基转移酶SETD2对P53功能的调控。方法 PCR扩增人源SETD2并重组入真核表达载体;通过间接免疫荧光鉴定SETD2的亚细胞定位;通过GST Pull-down实验寻找P53结合SETD2的区域;流式细胞术分析SETD2对P53参与细胞凋亡的影响。结果成功克隆了人源SETD2的全长,并将其成功构建到真核表达载体中;SETD2以胞核定位为主;体外直接相互作用实验证实SETD2和P53存在相互作用,SETD2分子中部的SET结构域和C端都可以结合P53;流式细胞分析结果表明SETD2对于P53参与的细胞凋亡具有明显的促进作用。结论本研究揭示P53正向调控因子SETD2对P53介导的细胞凋亡具有促进效应,从而将组蛋白表遗传学修饰与P53转录因子活性调控关联起来,研究结果对肿瘤、免疫等疾病的防治具有一定的科学意义。

相对和绝对定量同位素标记技术在肝细胞癌蛋白质组学中的应用研究进展

肝细胞癌以其异质性强、早期诊断难、预后不良和致死率高等特点，成为危害我国国民健康的重要疾病。准确的早期诊断对于提高肝癌切除手术的成功率和降低术后复发与转移至关重要，其关键是早期诊断生物标志物的筛选和验证。以同位素标记相对和绝对定量技术、基于预定同位素标记氨基酸的细胞培养技术等为代表的定量蛋白质组学技术是蛋白质组学技术重要的组成部分，其中前者因其通量高、定量精度高、不受样品来源限制等优势成为定量蛋白质组学技术中的支柱型技术。现就该技术在肝细胞癌发生、发展过程的分子机制及其标志物的筛选研究进展进行综述，为深入理解肝细胞癌发生发展的分子机制和这些新发现的生物标志物的开发创造条件。

基于可视化蛋白芯片的抗体分析方法研究

目的:建立一种基于蛋白芯片技术的抗体分析新方法。方法:将待分析的抗体制备成抗体芯片,并与生物素标记的抗原反应,然后经银增强法显色,获得可直接观察的微阵列芯片可视化反应结果。结果:实验中分析了10种18株抗体的活性和特异性的强弱,其中6株抗体具有较强的特异性。其中,ⅢC013、HPSⅡB007、HPSⅢB007分别对球蛋白和白蛋白的最低检测浓度可达0.4μg/L。结论:该方法具有通量化前景,且具有微量化、操作简便快捷和结果可视化等特点。

磷酸化蛋白质组学的新进展及其在肝脏生理和病理机制中的应用

蛋白质磷酸化是最常见的蛋白质翻译后修饰形式。由于蛋白质的磷酸化形式可以被磷酸酶和磷酸激酶进行可逆的调控,所以在众多的生命活动过程中蛋白质的磷酸化修饰起着重要的调控作用,因此对生物体内蛋白质磷酸化修饰的系统研究对于揭示生命科学的奥秘显得十分重要。近年来,随着质谱技术和生物信息学软件以及磷酸化肽段富集方法的发展,利用质谱对生物体内蛋白质磷酸化修饰研究的技术逐渐成熟。肝脏作为人体最重要的代谢和免疫器官,深入研究肝脏细胞内蛋白质磷酸化修饰形式对于理解其功能具有重要指导意义。目前,迅速发展的磷酸化蛋白质组学技术已经被广泛应用到肝脏功能的生物学研究中。这些研究加深了人们对肝脏的生理及病理状态的分子生物学机制的了解。本文综述了当前磷酸化蛋白质组学的研究进展和磷酸化蛋白质组学在肝脏中的研究。

大规模酵母双杂交技术的发展及其在蛋白质相互作用组学中的应用

酵母双杂交技术作为研究蛋白质相互作用的主要方法,在规模化蛋白质相互作用研究中占据举足轻重的地位。虽然蛋白质相互作用的数据逐年递增,但是还远不能满足"大数据"的实际需求。为了使蛋白质相互作用组学研究更加高效、快捷、准确,以及使酵母双杂交适用于全基因组规模筛选和蛋白质相互作用数据高度覆盖的研究需求,近年来对酵母双杂交技术进行了一系列的改进和发展。综述了近年来在规模化蛋白质相互作用组学研究中,酵母双杂交技术的最新改进和发展。

蛋白质相互作用信息的文本挖掘研究进展

蛋白质相互作用是生命活动中一种极其重要的生物分子关系,对此领域的研究不仅具有理论意义,还具有较强的应用价值.近年来,随着研究的深入,各种蛋白质相互作用的生物医学文献激增,挖掘其中的蛋白质相互作用关系成为人们面临的一大挑战.当前,已提出了多种文本挖掘方法,对分散于生物医学文献中的蛋白质相互作用信息进行结构化或半结构化处理.对这些工作进行分析,总结出基于生物文本挖掘蛋白质相互作用信息的一般流程,从蛋白质命名实体的识别、蛋白质相互作用关系的提取和蛋白质相互作用注释信息的提取3个子任务进行阐述,同时介绍了生物文本挖掘领域的评测会议和一些挖掘蛋白质相互作用相关信息的工具.最后,对该领域存在的一些重要问题进行分析,并预测了未来可能的发展方向,以期对该领域相关研究提供一定的参考.

应用单克隆抗体鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白

对线粒体蛋白质组的鉴定和分析有助于理解线粒体的功能和相关疾病的发病机制,包括能量代谢、凋亡、自由基产生、产热作用、钙离子信号通路等.本实验旨在鉴定人类肝脏线粒体蛋白质组中的抗原优势蛋白.用线粒体蛋白质作为免疫原,经过细胞融合、筛选和克隆,制备了240多个单克隆抗体杂交瘤细胞系.单克隆抗体识别的线粒体蛋白抗原通过人类肝脏cDNA表达文库筛选方法鉴定,相应的线粒体蛋白质的亚细胞定位通过免疫组化证实.发现了肝脏线粒体中6个抗原优势蛋白,分别被至少两种特异性的单克隆抗体所识别.这6个蛋白分别是乙酰辅酶A酰基转移酶(线粒体3-酮酯酰辅酶A硫解酶)2、醛脱氢酶1家族A1、氨甲酰磷酸合成酶1、二氢硫辛酰胺S乙酰转移酶(丙酮酸脱氢酶复合物的E2组分)、烯酰辅酶A水合酶1和羟基类固醇(11β)脱氢酶1.这些单克隆抗体有望应用于人类肝脏蛋白质组计划的相关研究,如去除优势蛋白、蛋白与蛋白之间相互作用的研究和验证等.

规模化蛋白质相互作用的研究技术

蛋白质相互作用既是蛋白质执行功能的主要方式，也是细胞功能调控网络的结构基础。蛋白质间异常的相互作用及其连锁网络的紊乱是引起许多病理改变的原因。作为功能基因组和蛋白质组研究的重要内容，规模化蛋白质相互作用研究已成为近年国际上研究的热点之一。文章综述了当前规模化蛋白质相互作用研究中的常用技术和常用蛋白质相互作用数据库，研究者可根据研究需要和技术特点利用这些资源。

泛素连接酶-底物选择关系的研究进展

泛素是一种包含76个氨基酸的小分子蛋白。泛素共价结合到底物的过程称为泛素化修饰。泛素化修饰过程是一个由级联的泛素激活酶、泛素结合酶和泛素连接酶所介导的复杂过程,泛素化修饰具有高效、ATP依赖、高度特异的特点。泛素化修饰与细胞周期调控、细胞凋亡、转录调控、DNA损伤修复等一系列生物学过程密切相关。在泛素化修饰过程中,泛素连接酶对底物的识别,是决定泛素化修饰特异性的关键环节。泛素连接酶底物识别的相关机制研究不断被报道,鉴定泛素连接酶底物的高通量方法也在不断的改进和发展。随着实验研究的不断深入,实验数据的不断产出,利用生物信息学进行泛素连接酶底物的研究也开始受到关注。对泛素连接酶识别底物的相关机制、高通量泛素连接酶底物的鉴定方法、泛素连接酶底物的生物信息学研究和生物信息学在泛素连接酶底物研究中的发展方向进行讨论。

核糖体合成调控蛋白RRS1的功能及其与疾病的关系

1999年,Tsuno等在酵母中发现了一个核糖体合成调控蛋白,命名为RRS1。在酵母中,RRS1是一个多功能的蛋白,与核糖体产物因子2相互作用,在25S r RNA成熟过程中起重要作用,并参与核糖体60S大亚基的生物合成。在哺乳动物细胞中,RRS1参与细胞周期中染色体在赤道板的聚集和端粒的聚集。RRS1在亨廷顿病等的发生中发挥着重要作用。我们简要概述RRS1的功能及其与疾病的关系。

氧化石墨烯固定化凝集素的制备及在糖蛋白/糖肽富集中的应用

生物体内蛋白质的糖基化修饰调控着细胞识别、细胞黏附和迁移以及免疫应答等多种生理过程,并与多种人类重大疾病的发生、发展密切相关。因此对蛋白质糖基化修饰的鉴定,不仅能够为生物学机理研究提供重要信息,对疾病诊断标志物和治疗靶标的发现也至关重要。然而在复杂生物体系中,大多数糖蛋白为低丰度蛋白质,其含量与现有质谱仪器的检测灵敏度之间存在较大差距,所以对含有不同糖型结构的糖蛋白进行全面/高效的富集,是实现高灵敏度糖蛋白鉴定的必由之路。凝集素富集作为一种有效的糖蛋白富集方法,已在糖蛋白质组学研究中得到了广泛的应用。针对现有凝集素功能化材料存在负载量偏低以及富集效率有限等问题,我们制备了两种以氧化石墨烯(GO)为载体的新型固定化凝集素,利用GO比表面积大,功能基团含量高,分散性、化学稳定性好等特点,实现了高负载量的凝集素固定(GO-ConA 2.073 mg/mg,RSD=1.0%;GO-WGA 1.908 mg/mg,RSD=0.14%)。同时考察了材料的可重复使用性与稳定性:每隔3天测一次同一GO-lectin材料对对应糖蛋白的富集效果,可以看出材料合成两周内富集效果都>200μg/mg。将该GO-lectin成功应用于糖蛋白、糖肽的选择性富集,在糖蛋白质组学研究中体现出良好的应用潜力。