植物蛋白质组学研究进展.docx

植物蛋白质组学研究进展 科学家们已经证明，核酸、蛋白质和其他高生物活性物质是控制生命活动的源泉。在这里，核酸控制着所有生命，而蛋白质是能够控制人类生活活动的必要条件的执行者。人类生命的整体功能最终体现在其组织的蛋白质上。现在，科学研究的重点已经变成了基因功能的研究。此外，我们必须了解整个重组过程及其整个过程中物质产品的结构、功能、机制和互动深度，了解生命活动的全貌，系统整合相关科学合理的所有知识。以这种强调系统和全球思想的推动，提出了一个新的蛋白质体系理论。蛋白质是生物身体在不同环境、不同基因、不同生长发育阶段、不同细胞器官、不同生理条件和病理学条件下所有功能的忠诚直接执行者。因此，蛋白质组的这项研究促进了对生物所有生命活动的全球研究。蛋白质组的研究及其应用促进了计算机科学的新领域、新领域和新领域。 由于植物生长发育规律和所处环境的特殊性及复杂性加大了科学研究的难度,使植物生命活动的研究总是落后于人类和其它动物.但是分子生物学的蓬勃发展对植物生命活动的研究提供了有效而可靠的手段.为了全面准确地了解和揭示植物生命活动的规律,对其在分子水平上的研究工作应将基因组研究和蛋白质组研究并列开展.本文中主要综述了蛋白质组学的研究方法及其在植物研究中的应用. 1 蛋白质组学研究对象的确定 生物种属、器官、组织、细胞、亚细胞以及生长发育时期的特异性都是多个蛋白质的相互作用的结果.生物某一遗传性状的表现涉及到多个基因的表达、多个蛋白质的参与,而且这些蛋白质在时空上的特异性和分子间的相互作用是非常复杂的生命活动过程.要查清生物生长发育、抗逆性、优良性状的表现,生物个体和生物性状的遗传背景,遗传信息的传递过程和生物体大分子间的相互作用的机理,必须用“系统”的、“整体”的思维和研究方法来研究不同状态下的所有蛋白质的变化规律和功能表现.这是蛋白质组学的中心思想.蛋白质组是指某一物种、个体、器官、组织、乃至体液在精确控制其环境条件之下,特定时空的全部蛋白质表达图谱.而蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象,在整体水平上研究蛋白质的组成和调控活动规律的一门新兴学科. 蛋白质对生命活动的直接作用比基因复杂得多.对于某一种生物或有机体来说,基因组是唯一的,而蛋白质组随细胞的种类、功能、生理状态、环境条件和病理状态而不断变化,因此仅仅从基因的角度来研究是不够的.从基因和蛋白质的对应关系来看,蛋白质的数量远远多于基因数量,一个基因可表达的蛋白质的数目细菌可能为1.2~1.3,酵母则为3,而人可达10.而且mRNA水平不能完全反映蛋白质表达水平,基因表达水平与蛋白质之间的相关性通常低于0.5.另外,蛋白质的合成、降解、修饰加工、转运定位、蛋白质之间的互作等与细胞自身的生理生化过程和生物学功能密切联系.因此,一个生命体蛋白质的整体水平具有动态性、可变性、时空性和可调节性. 2 蛋白质的提取 蛋白质组样品制备的一般过程是:对细胞、组织等样品进行破碎、溶解、失活和还原,断开蛋白质之间的连接键,提取全部蛋白质,除去非蛋白质部分.目前,蛋白质样品的制备还可以用激光捕获显微切割技术(laser capture microdissection, LCM).LCM技术实际上是一种原位技术,可以精确地从组织切片中取出研究者感兴趣的细胞类型,取出的细胞用于蛋白质样品的制备,结合抗体芯片或二维电泳-质谱的技术路线,可以对蛋白质的表达进行原位的高通量的研究.样品提取后,可进行蛋白质的分离和鉴定. 2.1 蛋白质分离技术 2.1.1 -de电泳 双向凝胶电泳(two-dimensional gel eldctropgoresis, 2-DE)是最常用的蛋白质分离技术.该技术应用两个不同分离原理为依据进行分离,即利用蛋白质分子的等电点(PI)和相对分子量的不同进行分离.第一向电泳是蛋白质的等电聚焦,根据蛋白质等电点差异进行分离,该分离技术采用固定pH梯度技术(IPG)可以实现等电点只差0.01pH单位的蛋白质的分离;第二向电泳是利用蛋白质相对分子量差异进行分离,可分离相对分子量在100×103~150×103的蛋白质.2-DE根据等电聚焦条件和方式的不同可分为三种:(1)平衡pH梯度电泳(ISO-DALT),在聚丙烯酰胺凝胶中进行,采用载体两性电解质pH梯度等电聚焦;(2)非平衡pH梯度电泳(nonequilibrium pH gradients electrophoresis, NEPHGE),常用于分离碱性蛋白质,pH值为7~11.5;(3)IPG-DALT,是丙烯酰胺和不同的pH值的固定化电解质共聚所形成的具有pH梯度的IPG胶.双向凝胶电泳的蛋白质样品需要进行变性处理,2-DE蛋白质分辨率可以达到ng级. 2.1.2 层析分离 由于高效液相色谱技术具有较高的灵敏度,蛋白质样品不需要变性处理