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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-PAGE25

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-BLAST84

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