蛋白質組學技術分析方法及概括

1 蛋白質組學概述
“蛋白質組”一詞的英文是Proteome，它是proteins 和genome 兩個詞的組合，意思是proteins expressed by a genome，即為基因組表達的蛋白質[1]。蛋白質組的概念是1994 年由Wilkins首先提出，并首次在1995 年7月的“Electrophoresis”上發表，指“一個細胞或一種組織基因組所表達的全部蛋白質”[2]， 蛋白質組學(proteomics) 是從整體水平上研究細胞內蛋白質的組成及其活動規律。與基因固定不變的基因組不同，蛋白質組作為相應基因組所表達的產物隨時間、地點、環境等條件變化。在同一機體不同的組織和不同細胞中、蛋白質的種類、數量不同； 即使同一組織或細胞在不同的發育階段、生理狀態、甚至不同的外界環境下，其蛋白質組也是在不斷的變化之中； 在病理或治療過程中， 與正常生理過程也不同。因此， 蛋白質組是一個動態的概念。其目的是從整體的角度分析機體內動態變化的蛋白質組成成分、表達水平、修飾狀態，了解蛋白質之間的相互作用和， 揭示蛋白質功能與生命活動的規律。蛋白質組學的研究分為3 方面: (1) 蛋白質大規模鑒定和轉錄后修飾的微特征研究。(2) 差異顯示蛋白質組學，即蛋白質表達水平的研究， 對腫瘤等疾病的應用有著廣闊的前景。(3) 蛋白質間相互作用和翻譯后修飾的研究[3]。分析不同蛋白質的表達可用來比較正常組織和腫瘤組織之間的差別，蛋白組學將成為鑒別疾病的標記物，可以闡述某種機制，這種機制在越來越多的分析中被應用。人類的基因組比預期要小的多，并且基因組計劃中的腫瘤相關基因現在才被知道，然而較小的基因不能反映單一的蛋白質組。通常，廣泛的翻譯后修飾例如磷酸化、糖基化，蛋白水解處理作用都是很常見的方式。蛋白質翻譯后修飾能夠顯著地改變蛋白質的功能，因此可以表達出細胞和組織特征。因此，在基因組中，蛋白組學的挑戰之一就是通過蛋白效應器的知識理解組織特征，并且把它應用到臨床中。
 
2蛋白質組學分析方法
蛋白質組學可以利用蛋白微數列、電泳和質譜分析法檢測、識別和特征標記的蛋白進行分析。這些方法有其獨特的優點和局限性，根據各自能力評估蛋白質組譜。
2.1蛋白微數列技術
蛋白微數列是將大量抗體或者大量組織蛋白質樣品一次標記在載玻片上進行檢測分析。這種方法能夠檢測大量蛋白質的存在或者大量組織樣本表達的水平，但是這種技術在特異性和敏感性抗體的可用性方面是有限的。此外抗體的特異性必須通過免疫印跡證實，并且需要內部的對照，尤其是抗體的微數列沒有預測的親和力和特異性。盡管如此，大量商品化抗體的應用使得應用蛋白微數列成為可能。
2.2 雙向凝膠電泳
雙向電泳在1975年由O’Farrell發明,其原理是：*向基于蛋白質的等電點不同，用等電聚焦分離.第二向則按分子質量的不同用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠把復雜蛋白混合物中的蛋白質在二維平面上分離，這種方法尤其適用于分子量相似的蛋白質。采用蛋白質組重疊群 , 即利用多個不同pH梯度和分子量上相互重疊的2-DE 圖譜, 拼接成一張完整2-DE 圖譜, 大大提高了分辨率和進樣量, 這對于低豐度蛋白的檢出十分有利。個別蛋白質可以被染色水解為肽，這些可以通過質譜分析法進行分析。肽的酶解圖譜可以根據蛋白質的數據庫進行分析。
2.3 質譜分析法
蛋白組學主要的工具之一就是質譜分析法。這種方法是將基因轉變成氣體離子后，根據投料比例分析蛋白質。吸解作用和離子化技術例如基質輔助的激光解吸離子化技術，為檢測和分辨蛋白質提供了高水平的敏感度和精確度，這種技術的高敏感度和樣品的簡化使得這項技術便利化，但是它也存在局限性。分析復雜的樣品例如血清相比檢測蛋白困難大的多。