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第1章 从基因组学到蛋白质组学 1

1.1 引言 1

1.2 大规模生物学的起源 1

1.3 基因组、转录物组和蛋白质组 3

1.4 DNA和RNA水平上的功能基因组学 4

1.4.1 转录物组学 5

1.4.2 大规模突变 9

1.4.3 RNA干扰 11

1.5 蛋白质组学的重要性 12

1.6 蛋白质组学的范畴 15

1.6.1 序列和结构蛋白质组学 15

1.6.2 表达蛋白质组学 16

1.6.3 相互作用蛋白质组学 17

1.6.4 功能蛋白质组学 18

1.7 蛋白质组学的挑战 18

第2章 蛋白质分离策略 20

2.1 引言 20

2.2 蛋白质组学中蛋白质的分离——基本原理 20

2.3 双向凝胶电泳的原理 21

2.3.1 利用电泳分离蛋白质的基本原理 21

2.3.2 基于电荷的分离——等电聚焦 22

2.3.3 基于分子质量而非电荷的分离——SDS-PAGE 25

2.4 蛋白质组学中的双向凝胶电泳 26

2.4.1 蛋白质组学中2DGE的局限性 26

2.4.2 2DGE分辨率的改进 27

2.4.3 2DGE灵敏度的改进 29

2.4.4 双向电泳凝胶中出现的蛋白质 29

2.4.5 2DGE的自动化 30

2.5 蛋白质组学中液相色谱的原理 31

2.5.1 使用色谱分离蛋白质或者多肽的基本原理 31

2.5.2 亲和色谱 33

2.5.3 离子交换色谱 33

2.5.4 反相色谱 35

2.5.5 尺寸排阻色谱 36

2.6 多维液相色谱 36

2.6.1 多维液相色谱与2DGE的比较 36

2.6.2 蛋白质组学中多维液相色谱的应用策略 37

第3章 蛋白质鉴定的策略 42

3.1 引言 42

3.2 利用抗体对蛋白质进行鉴定 42

3.3 化学降解法确定蛋白质序列 43

3.3.1 完全水解法 43

3.3.2 用Edman降解法进行蛋白质测序 45

3.3.3 Edman降解法在蛋白质组学中的应用 47

3.4 质谱在蛋白质组学中的应用——基本原理和仪器 47

3.4.1 概述 47

3.4.2 完整肽离子的重要性 48

3.4.3 仪器 49

3.5 使用质谱数据进行蛋白质鉴定 52

3.5.1 肽谱（肽质量指纹谱） 52

3.5.2 肽质量指纹谱的优点和局限性 53

3.5.3 碎片离子分析 55

3.5.4 使用质谱仪从头确定蛋白质序列 57

第4章 蛋白质定量方法 59

4.1 引言 59

4.2 用标准2D胶进行定量蛋白质组学研究 60

4.2.1 从2D胶获取图像 60

4.2.2 蛋白点的检测、定量和比较 62

4.3 多重蛋白质组学 65

4.3.1 差异凝胶电泳 65

4.3.2 多重染色平行分析 66

4.4 质谱技术应用于定量蛋白质组学 67

4.4.1 ICAT试剂 67

4.4.2 消化后非选择性标记肽段 69

4.4.3 体内同位素标记 70

4.4.4 质量编码丰度标签 71

第5章 蛋白质组学与蛋白质序列分析 73

5.1 引言 73

5.2 蛋白质家族与进化关系 74

5.2.1 蛋白质之间的进化关系 74

5.2.2 根据蛋白质序列预测蛋白质功能 75

5.3 蛋白质序列比对的基本原则 76

5.3.1 蛋白质序列间的一致性和相似性 76

5.3.2 替换打分矩阵 77

5.3.3 配对相似性搜索 79

5.3.4 序列联配的显著性 82

5.3.5 多序列联配 82

5.4 寻找蛋白质远缘关系 84

5.4.1 PSI-BLAST 84

5.4.2 模式识别 85

5.5 通过相似性检索进行功能注释的缺点 88

5.6 功能注释的其他方法 89

第6章 结构蛋白质组学 91

6.1 引言 91

6.2 蛋白质组学中蛋白质结构的价值 92

6.2.1 结构-功能的一致性 92

6.2.2 结构-功能的非一致性 94

6.3 解析蛋白质结构的技术 98

6.3.1 X射线晶体学 99

6.3.2 核磁共振谱 101

6.3.3 结构分析的其他方法 103

6.4 预测蛋白质结构的技术 105

6.4.1 从序列数据预测蛋白质的二级结构 105

6.4.2 利用比较模建来预测三级结构 106

6.4.3 从头预测方法 108

6.4.4 折叠模式识别 108

6.5 蛋白质结构的比较 109

6.6 蛋白质结构的分类 110

6.7 结构蛋白质组学：开始和结果 113

第7章 相互作用蛋白质组学 118

7.1 引言 118

7.2 蛋白质-蛋白质相互作用分析的原理 121

7.2.1 遗传学方法 122

7.2.2 生物信息学研究方法 123

7.2.3 依赖于亲和力的生物化学方法 126

7.2.4 物理方法 130

7.3 文库法全面分析两两蛋白质间的相互作用 131

7.3.1 标准的表达文库 132

7.3.2 噬菌体相互作用展示 133

7.3.3 酵母双杂交系统 134

7.4 利用酵母双杂交系统来研究蛋白质组的相互作用 136

7.4.1 矩阵筛选 137

7.4.2 文库矩阵筛选 138

7.4.3 随机文库筛选 139

7.4.4 酵母双杂交系统的局限 140

7.5 用质谱方法对复合物进行系统分析 142

7.6 蛋白质组学中的蛋白质定位 144

7.7 蛋白质相互作用图谱 145

7.8 蛋白质与小分子间的相互作用 148

第8章 蛋白质组学中的蛋白质修饰 152

8.1 引言 152

8.2 磷蛋白质组学 154

8.2.1 蛋白质磷酸化概述 154

8.2.2 磷蛋白分析样品的制备 156

8.2.3 蛋白质分离后对磷蛋白进行检测 158

8.2.4 磷酸化残基的鉴定 160

8.2.5 磷蛋白的鉴定及其磷酸化位点的预测 161

8.2.6 定量磷蛋白质组学 165

8.3 糖蛋白质组学 167

8.3.1 糖蛋白 167

8.3.2 糖蛋白在细胞中的作用 168

8.3.3 糖蛋白分析 170

8.3.4 糖蛋白的分离和检测 172

8.3.5 糖蛋白的富集 173

8.3.6 糖蛋白的高通量鉴定和特性 173

8.4 泛素化蛋白质组学 174

第9章 蛋白质芯片和功能蛋白质组学 177

9.1 引言 177

9.2 不同类型的蛋白质芯片 179

9.2.1 抗体阵列 181

9.2.2 其他的捕获试剂 183

9.2.3 抗原阵列 185

9.2.4 广特异性捕获芯片 185

9.2.5 功能型蛋白质芯片 186

9.3 蛋白质芯片的制作 188

9.4 检测和定量蛋白质芯片上结合的蛋白质 191

9.4.1 标记法 192

9.4.2 无需标记的方法 192

9.5 新的蛋白质芯片技术 194

9.5.1 溶液中的珠粒阵列 194

9.5.2 细胞芯片和组织芯片 194

第10章 蛋白质组学的应用 198

10.1 引言 198

10.2 医学蛋白质组学——疾病诊断 199

10.2.1 生物标记 199

10.2.2 采用2DGE和质谱技术发现生物标记 199

10.2.3 使用蛋白质芯片发现生物标记物并作模式图谱 204

10.3 药物蛋白质组学——药品研发 205

10.3.1 蛋白质组学在确定药物靶标中的作用 205

10.3.2 蛋白质组学和靶标的确证 208

10.3.3 蛋白质组学用于先导化合物的发展 208

10.3.4 蛋白质组学与临床研究进展 209

10.4 蛋白质组学和植物生物技术 209

10.4.1 植物育种蛋白质组学和基因组学 209

10.4.2 基因修饰植物的蛋白质组学分析 211

10.4.3 蛋白质组学和次级代谢的分析 212

索引 215