蛋白质组学的应用是什么？

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介绍

活生物体产生各种蛋白质以执行各种功能。要产生的蛋白质类型取决于它必须执行的功能、蛋白质的需求及其与其他蛋白质的相互作用。活体系统中产生的这整套蛋白质称为蛋白质组。对蛋白质组的研究称为蛋白质组学。

蛋白质组很重要，因为它们是构成活体系统的基石，构成了细胞生命的结构和功能实体。蛋白质组学的研究很重要，因为它提供了对蛋白质、蛋白质如何工作、蛋白质何时在体内合成以及蛋白质如何与其他蛋白质相互作用的更好理解。

分子生物学的中心法则

蛋白质合成是一个复杂的过程。细胞利用遗传信息主要有三个过程。分子生物学的中心法则显示了通过复制、转录和翻译进行信息流动的通用途径。

• 复制 - 它是将亲代 DNA 复制为具有相同核苷酸序列的子代 DNA 分子的过程。

• 转录 - 它是将编码在 DNA 中的部分遗传信息精确复制到 RNA 中的过程。

• 翻译 - 信使 RNA 中编码的遗传信息在核糖体上翻译成具有特定氨基酸序列的多肽。

蛋白质组学在检测和定量产生的蛋白质方面发挥着重要作用。

蛋白质组学方法

有各种方法可以帮助完全研究蛋白质。通常，可以通过以下方法检测蛋白质：

• 酶联免疫吸附测定。

• 电泳。

• Edman 降解。

• 质谱。

酶联免疫吸附测定 (ELISA)

该方法可用于快速筛选和定量样品中的抗原。样品中的蛋白质很好地吸附在惰性表面上。这里使用的惰性表面是 96 孔聚苯乙烯板，其表面用廉价的非特异性蛋白质来源（如从脱脂奶粉中获得的酪蛋白）洗涤，以封闭未占据孔中的蛋白质。

用含有针对孔中蛋白质的抗体的溶液处理表面，然后用与之连接的酶的第二抗体处理。形成的产物与样品中目标蛋白质的样品成正比。

电泳

该方法不用于纯化蛋白质，但可用于分析蛋白质。其优点是可以可视化和分离蛋白质，使研究人员能够快速估计混合物中不同蛋白质的数量或特定蛋白质制剂的纯度。通常，使用 SDS PAGE 来分析蛋白质。

Edman 降解

为了测序整个多肽，通常采用 Pehr Edman 设计的一种化学方法。Edman 降解程序仅标记并去除肽的氨基末端残基，而使所有其他肽键保持完整。

Edman 降解在称为测序仪的机器中进行，该机器以适当的比例混合试剂、分离产物、识别产物并记录结果。这种方法极其灵敏，从仅几微克的蛋白质开始即可确定完整的氨基酸序列。

质谱

质谱法为蛋白质组学研究、酶学和一般的蛋白质化学提供了大量信息。该技术只需要极少量的样品，因此可以轻松地应用于可以从二维电泳中提取的少量蛋白质。

准确测量蛋白质的分子量是其识别中的关键参数之一。一旦蛋白质的质量已知，质谱法就是一种方便且准确的方法，用于检测由于结合辅因子、结合金属离子等的存在而导致的质量变化。

蛋白质组学的应用

研究蛋白质的相互作用

对两种蛋白质之间相互作用的研究称为相互作用蛋白质组学。蛋白质相互作用的研究有助于我们了解各种信号机制、基因表达的调控以及蛋白质与 DNA 的相互作用。

新药发现

研究蛋白质有助于通过使致病生物产生的蛋白质失活来发现治疗各种疾病的创新药物。处理针对靶蛋白的创新药物发现的蛋白质组学分支称为化学蛋白质组学。

蛋白质作为生物标志物

一些技术，如 ELISA、蛋白质印迹等，使用二级抗体来检测样品中的抗原。因此，蛋白质可用作疾病诊断中的潜在生物标志物。处理分泌蛋白研究的蛋白质组学分支，这些蛋白可用作诊断各种疾病的生物标志物，称为分泌组学。

基因组学研究

蛋白质组学研究与基因组学研究一起有助于通过识别产生的蛋白质的翻译后修饰来比较不同物种。研究基因组学和蛋白质组学的蛋白质组学分支称为蛋白质基因组学。

结论

蛋白质组学是分子生物学的一个新分支，它处理蛋白质的研究、蛋白质的合成、蛋白质的各种功能以及蛋白质的相互作用。蛋白质组学有可能彻底改变诊断医学领域，该领域涉及对各种生物体合成的蛋白质的研究。