分子生物學(xué)基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組

1、Molecular Genetics and GenomicsFall Semester, 2010主講教師：薛樹林 聯(lián)系電話：84396024地址： 金陵研究院316E-mail: xsl@njau.edu.cn植物應(yīng)用基因組學(xué)與生物信息中心,1. 出勤及回答問(wèn)題情況： 30% （ 隨機(jī)提問(wèn)形式）2. 期末考試： 70% （閉卷）,考核方式,,對(duì)于選修《基因組學(xué)》課程的同學(xué)，采取寫一篇課程

2、論文的考核方式（70%）。2學(xué)分，周五 3-5節(jié)，教學(xué)樓B301,References,Genomes 2, Genomes 3 by Brown TAGene VIII, Gene IX by B. LewinJournals on Plant Molecular Genetics《現(xiàn)代分子生物學(xué)》，朱玉賢，李毅 著《基因組學(xué)》楊金水 著《分子克隆實(shí)驗(yàn)指南》（第3版），薩姆布魯克（美）主編,,Chapter 1: Geno

3、mes, Transcriptomes and ProteomesChapter 2: Studying DNAChapter 3: Mapping GenomesChapter 4: Sequencing and Annotation of GenomesChapter 5: Eukaryotic Nuclear GenomesChapter 6: Genomes of Prokaryotes and Eukary

4、otic OrganellesChapter 7: Genome ExpressionChapter 8: Genome Evolution,Outline of this course,,Chapter 1:Genomes, Transcriptomes and Proteomes,基因組（Genome）：由德國(guó)漢堡大學(xué)威克勒教授于1920年首創(chuàng)，指生物的整套染色體所含有的全部DNA或RNA

5、序列。基因組是地球上每一物種具有的生物學(xué)信息的存儲(chǔ)庫(kù)。基因組學(xué)（Genomics）：由羅德里克于1986年首創(chuàng)，指研究生物的整個(gè)基因組，涉及基因組作圖、測(cè)序和功能分析的一門學(xué)科。,1. 概述,基因組所包含的生物信息的利用需要酶及其他參與基因組表達(dá)過(guò)程中一系列復(fù)雜生化反應(yīng)的蛋白質(zhì)的協(xié)同活性。基因組表達(dá)的最初產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄組，即那些含有細(xì)胞在特定時(shí)間所需生物信息、編碼蛋白質(zhì)的基因衍生而來(lái)的RNA分子的集合。轉(zhuǎn)錄組由轉(zhuǎn)錄過(guò)程來(lái)維持?；蚪M

6、表達(dá)的第二個(gè)產(chǎn)物是蛋白質(zhì)組，即細(xì)胞中那些決定細(xì)胞能夠進(jìn)行生化反應(yīng)的所有蛋白質(zhì)組分。這是通過(guò)翻譯過(guò)程來(lái)完成的。,細(xì)胞的蛋白質(zhì)庫(kù),DNA由Johann Friedrich Miescher在1869年發(fā)現(xiàn), 這位瑞士生物學(xué)家當(dāng)時(shí)在德國(guó)蒂賓根（Tubingen）工作。,2. DNA,2.1 Genes are made of DNA,奧地利神父孟德爾1865年根據(jù)7個(gè)碗豆性狀的實(shí)驗(yàn)提出了遺傳因子假說(shuō)，認(rèn)為每個(gè)性狀由遺傳因子控制，并提出了遺傳因

7、子的分離與自由組合兩大遺傳規(guī)律。,證明基因由核酸 (DNA或RNA) 組成的3個(gè)著名實(shí)驗(yàn)：①肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化試驗(yàn)；②噬菌體感染實(shí)驗(yàn)；③煙草花葉病毒的感染實(shí)驗(yàn)。,A. 1928年，荷蘭細(xì)菌學(xué)家格里菲斯（Griffith）的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn) Griffith在研究肺炎球菌時(shí)發(fā)現(xiàn)肺炎球菌有很多不同菌株，其中有一種菌株它的球菌有毒性，能引起小鼠得敗血病。這些有毒的球菌外面有保護(hù)作用的多糖膠狀莢膜，使它們可以不被宿主的正常保護(hù)

8、機(jī)構(gòu)所破壞；當(dāng)它們生長(zhǎng)在培養(yǎng)基上時(shí)，每一個(gè)細(xì)菌長(zhǎng)成一個(gè)明亮的光滑菌落，叫光滑型（S）菌株；另外一些菌株無(wú)莢膜，菌落粗糙，沒有毒性，不會(huì)引起疾病，叫R型菌株 。,(1),(2),(3),(4),這表明無(wú)毒性的R型活細(xì)菌在與被加熱殺死的S型細(xì)菌混合后，轉(zhuǎn)化成了有毒性的S型活細(xì)菌。這些轉(zhuǎn)化成的S型細(xì)菌的后代也是有毒性的S型細(xì)菌，可見這種性狀的轉(zhuǎn)化是可以遺傳的。1944年，艾弗里從S型活細(xì)菌中提取了DNA，蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，然后分別加入到培

9、養(yǎng)R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有加入DNA時(shí)， R型細(xì)菌才能轉(zhuǎn)化成S型細(xì)菌。通過(guò)上述研究表明，DNA是使R型細(xì)菌產(chǎn)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)，所以DNA是遺傳物質(zhì)。,B. 噬菌體感染實(shí)驗(yàn) 噬菌體T2有一個(gè)蛋白質(zhì)的外殼，DNA裹在其中。當(dāng)噬菌體T2感染大腸桿菌時(shí)，它的尾部吸附在菌體上。然后，菌體內(nèi)形成大量噬菌體，菌體裂解后，釋放出幾十個(gè)乃至幾百個(gè)與原來(lái)感染細(xì)菌一樣的噬菌體T2。構(gòu)成蛋白質(zhì)的氨基酸中，甲硫氨酸和半胱氨酸含有硫，DNA中不含S，所

10、以S只存在于T2噬菌體的蛋白質(zhì)。相反，P主要存在于DNA中，至少占T2噬菌體含磷量的99％。Alfed Hershey和Martha Chase (1952)將宿主菌細(xì)胞分別放在含35S或含32P的培養(yǎng)基中。宿主細(xì)胞在生長(zhǎng)過(guò)程中就被35S或32P標(biāo)記上了。然后用噬菌體去感染分別被S或P標(biāo)記的細(xì)菌，并在這些細(xì)菌中復(fù)制增殖。宿主菌裂解釋放出很多子代噬菌體，這些子代噬菌體也被標(biāo)記上35S或32P。,接著，用分別被35S或32p標(biāo)記的噬菌體去

11、感染沒有被放射性同位素標(biāo)記的宿主菌，然后測(cè)定宿主菌細(xì)胞帶有的同位素。被35S標(biāo)記的噬菌體所感染的宿主菌細(xì)胞內(nèi)很少有35S，而大多數(shù) 35S出現(xiàn)在宿主菌細(xì)胞的外面。也就是說(shuō)， 35S標(biāo)記的噬菌體蛋白質(zhì)外殼在感染宿主菌細(xì)胞后，并未進(jìn)入宿主菌細(xì)胞內(nèi)部而是留在細(xì)胞外面。被32p標(biāo)記的噬菌體感染宿主菌細(xì)胞后，測(cè)定宿主菌的同位素，發(fā)現(xiàn)32p主要集中在宿主菌細(xì)胞內(nèi)。所以噬菌體感染宿主菌細(xì)胞時(shí)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的主要是DNA。由此可以得出結(jié)論：噬菌體注入

12、宿主菌細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)是DNA，釋放出來(lái)的是跟原先感染細(xì)菌細(xì)胞一樣的噬菌體?？梢娫谑删w的生活史中，只有DNA是聯(lián)系親代和子代的物質(zhì)。,C. 煙草花葉病毒的感染實(shí)驗(yàn)對(duì)病毒的研究逐漸深入以后，發(fā)現(xiàn)一些植物的病毒僅含有RNA沒有DNA。當(dāng)用煙草花葉病毒（TMV）的RNA和蛋白質(zhì)分別進(jìn)行感染試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只有RNA才能誘發(fā)感染。RNA也是遺傳物質(zhì),RNA,,蛋白質(zhì),2.2 The structure of DNA,核苷酸,A. Nucleoti

13、des and polynucleotides,2’-脫氧核糖,多聚核苷酸,3’,5’-磷酸二酯鍵,DNA多聚核苷酸合成的聚合反應(yīng),2.2 The structure of DNA,B. The model of double helix,DNA晶體X射線衍射圖譜為揭示DNA分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)提供了重要實(shí)驗(yàn)證據(jù),a. Watson and Crick (1953) 提出的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型：DNA分子通常以右手雙螺旋形式存在，兩條

14、核苷酸鏈反向平行，且互為互補(bǔ)鏈。戊糖－磷酸骨架在分子的外鍘，在分子表面形成大溝和小溝，堿基堆積于螺旋內(nèi)部.堿基間通過(guò)氫鍵相互連接，A和T以2個(gè)氫鍵配對(duì)，G和C以3個(gè)氫鍵配對(duì).螺旋中相鄰堿基間相隔0.34nm，每10個(gè)堿基對(duì)螺旋上升一圈，螺距為3.4nm，直徑為2.37 nm。,Width 2.37 nm,3.4nm,4,3,1,4,2,5,6,盡管氫鍵使得雙鏈中的堿基間的配對(duì)具有特異性（只有互補(bǔ)的兩條鏈之間才能形成DNA雙鏈），但

15、其對(duì)于雙螺旋的總體上的穩(wěn)定性并無(wú)太大貢獻(xiàn)。核酸分子的穩(wěn)定性的根源在于堿基對(duì)之間的疏水堆積力。作為芳香族化合物，堿基的平面使其不能在自由溶液中與水分子形成氫鍵，即它們是疏水的。疏水效應(yīng)使雙鏈DNA成為能量上最為穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。盡管這種堆積作用在RNA中也存在，但其在雙鏈DNA中達(dá)到了最大化。,b. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定力：堿基間形成的氫鍵相鄰堿基間的疏水堆積力堿基相互作用的范德華力,c. DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的類型:三種形態(tài)的DNA：

16、A-DNA, B-DNA, Z-DNA兩類：右手螺旋和左手螺旋,A,B,Z,DNA雙螺旋不同構(gòu)象的特征,螺旋直徑,螺距,3. RNA and the Transcriptome,基因組表達(dá)的最初產(chǎn)物是轉(zhuǎn)錄組，即那些含有細(xì)胞在特定時(shí)間所需生物信息、編碼蛋白質(zhì)的基因衍生而來(lái)的RNA分子的集合。轉(zhuǎn)錄組中的RNA分子以及其他來(lái)自非編碼基因的RNA都由轉(zhuǎn)錄過(guò)程產(chǎn)生。,3.1 The structure of RNA,,核糖,,A, C, G,

17、 U,穩(wěn)定性差主要以單鏈形式存在,依賴模板的RNA合成,DNA-dependent RNA polymerases,3.2 細(xì)胞內(nèi)的RNA組分,一個(gè)典型的細(xì)菌細(xì)胞含有 0.05–0.10 pg的RNA，約占其總質(zhì)量的6%。一個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞，比細(xì)菌大得多，含有20–30pg RNA，但是只占細(xì)胞總質(zhì)量的1%。,細(xì)胞內(nèi)的RNA組分,核小RNA,核仁小RNA,微小RNA,短干擾RNA,所有生物,僅真核生物,核小RNA(SnRNA)：發(fā)現(xiàn)于

18、真核生物細(xì)胞核中，與前體mRNA剪接成成熟mRNA的過(guò)程相關(guān)。核仁小RNA（snoRNA）：發(fā)現(xiàn)于真核細(xì)胞核的核仁區(qū)，在rRNA分子的加工過(guò)程中起到核心作用（比如在某個(gè)核苷酸位點(diǎn)上加上一個(gè)甲基）。微小RNA（miRNA）和短干擾RNA（siRNA）：是調(diào)控個(gè)別基因表達(dá)的小RNA。,3.3 Processing of precursor RNA,末端修飾,剪接,剪切,化學(xué)修飾,pre-rRNApre-tRNA,RNA editing

19、,新的化學(xué)基團(tuán),3.4 The transcriptome,轉(zhuǎn)錄組雖然不到細(xì)胞總RNA的4%，卻是細(xì)胞中最重要的組分，因?yàn)樗嘶蚪M表達(dá)的下一個(gè)階段中所要使用的編碼RNA。轉(zhuǎn)錄組從不從頭合成（de novo），一個(gè)細(xì)胞通過(guò)細(xì)胞分裂誕生時(shí)就接收了其上一代的部分轉(zhuǎn)錄組，并維持一生。各蛋白質(zhì)編碼基因的轉(zhuǎn)錄過(guò)程并不是導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄組的合成，而是通過(guò)替換被降解的mRNA來(lái)維持轉(zhuǎn)錄組，并通過(guò)開閉不同的基因的表達(dá)來(lái)改變轉(zhuǎn)錄組的組成。,3.5 轉(zhuǎn)錄組

20、研究的方法,A. 通過(guò)序列分析研究轉(zhuǎn)錄組,研究轉(zhuǎn)錄組最直接的方法是將其中的mRNA轉(zhuǎn)變?yōu)閏DNA，并對(duì)所有cDNA克隆進(jìn)行測(cè)序，再與基因組序列進(jìn)行比較分析。還可以借助第二、三代測(cè)序技術(shù)直接對(duì)RNA進(jìn)行測(cè)序。,3.5 轉(zhuǎn)錄組研究的方法,A. 通過(guò)序列分析研究轉(zhuǎn)錄組,基因表達(dá)系列分析（Serial analysis of gene expresion, SAGE）,SAGE技術(shù)不是研究完整的cDNA，它產(chǎn)生長(zhǎng)度12bp的短序列，每一條都

21、代表了轉(zhuǎn)錄組中存在的一種mRNA。,技術(shù)基礎(chǔ)：412=16,777,216 bp，真核mRNA平均1500 bp，412相當(dāng)于11,000個(gè)轉(zhuǎn)錄物，這比最復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄組中存在轉(zhuǎn)錄物數(shù)目還多，因此12bp序列能夠代表某一種mRNA。,BsmF1是一種不常見的限制性內(nèi)切酶，它不在其識(shí)別序列內(nèi)部，而是在識(shí)別位點(diǎn)下游10-14個(gè)nt處切割。,SAGE,纖維素微粒,4bp,頻繁切割,洗脫去除,連接一個(gè)含有BsmF1識(shí)別序列的寡聚核苷酸,切下來(lái)的片段

22、被收集起來(lái)，頭尾相連以產(chǎn)生一個(gè)串聯(lián)體，進(jìn)行測(cè)序分析。串聯(lián)體中的各個(gè)標(biāo)簽序列信息被讀取并與基因組中的基因序列比對(duì)，從而可以分析哪些基因被轉(zhuǎn)錄，表達(dá)水平如何。,SAGE,3.5 轉(zhuǎn)錄組研究的方法,B. 通過(guò)微陣列或芯片分析來(lái)研究轉(zhuǎn)錄組,,探針：,原位合成并固化的寡聚核苷酸PCR產(chǎn)物cDNA,,優(yōu)點(diǎn)：可用于快速評(píng)估兩個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)錄組間的差異。,109拷貝，過(guò)量,構(gòu)成轉(zhuǎn)錄組的mRNA總體被反轉(zhuǎn)錄成一個(gè)cDNA的混合物，然后被標(biāo)記，用于和芯片

23、或微陣列雜交。,3.5 轉(zhuǎn)錄組研究的方法,B. 通過(guò)微陣列或芯片分析來(lái)研究轉(zhuǎn)錄組,與基因中不同位置匹配的寡聚核苷酸鏈（包含20種左右）,探針標(biāo)記效率雜交效率,玻璃片，尼龍膜,玻璃片，硅片,用不同的熒光來(lái)標(biāo)記cDNA樣品，微陣列與兩個(gè)樣品同時(shí)雜交，可以減少由于試驗(yàn)誤差引起的差異。,4. Proteins and the Proteome,基因組表達(dá)的第二個(gè)產(chǎn)物是蛋白質(zhì)組，即細(xì)胞中那些決定細(xì)胞能夠進(jìn)行生化反應(yīng)的所有蛋白質(zhì)組分。這些蛋白

24、質(zhì)是通過(guò)翻譯那些組成轉(zhuǎn)錄組的mRNA分子而合成的。,Mol cell proteomics: 8.8Proteomics: 4.4,4.1 Protein structure,蛋白質(zhì)和DNA分子一樣，是一個(gè)線性的無(wú)分支的多聚體。蛋白質(zhì)中的單體亞單位稱為氨基酸。氨基酸形成的多聚體或多肽在長(zhǎng)度上很少超過(guò)2000個(gè)單位。,氨基酸的一般結(jié)構(gòu),A. The four levels of protein structure,4.1 Prote

25、in structure,a. primary structure,A. The four levels of protein structure,4.1 Protein structure,b. secondary structure,指多肽采取的不同構(gòu)象，由不同氨基酸之間形成的氫鍵所穩(wěn)定。?螺旋；?片層,A. The four levels of protein structure,4.1 Protein structure,b

26、. tertiary structure,是將多肽鏈的二級(jí)結(jié)構(gòu)組分折疊成為三維構(gòu)型而形成的。,它被各種化學(xué)力所穩(wěn)定：,A. The four levels of protein structure,4.1 Protein structure,d. quaternary structure,兩條或更多已形成三級(jí)結(jié)構(gòu)的多肽鏈組合在一起形成一個(gè)多亞基蛋白質(zhì)。,不是所有蛋白質(zhì)都有四級(jí)結(jié)構(gòu)；穩(wěn)定力包括：二硫鍵（穩(wěn)定）；

27、 氫鍵， 疏水作用（松散）,Nature, 27 NOV, 2008,B. 蛋白質(zhì)的多樣性取決于氨基酸的多樣性,4.1 Protein structure,組成蛋白質(zhì)的氨基酸在化學(xué)性質(zhì)上有多樣性，因此蛋白質(zhì)的功能也是多種多樣的。氨基酸的多樣性源于R基團(tuán)。,氨基酸的R基團(tuán),非極性（疏水）,極性（親水）,帶負(fù)電荷,p19,帶正電荷,4.2 The proteome,蛋白質(zhì)組包括了在特定時(shí)間存在于細(xì)胞中的所有蛋

28、白質(zhì)。一個(gè)典型的哺乳動(dòng)物細(xì)胞，如肝細(xì)胞中，含有10000～20000種不同的蛋白質(zhì)，共有約 8 x 109 個(gè)蛋白質(zhì)分子，重約0.5 ng，占細(xì)胞總重量的18-20%。各種蛋白質(zhì)的拷貝數(shù)差別很大，最少的每個(gè)細(xì)胞中不足20000個(gè)，最多的可達(dá)1億個(gè)。每個(gè)細(xì)胞中拷貝數(shù)大于50000的蛋白質(zhì)被認(rèn)為含量較豐富，通常哺乳動(dòng)物細(xì)胞中約有2000種蛋白質(zhì)屬于此類，它們大多屬于管家蛋白。,4.2 The proteome,A. The link

29、between the transcriptome and the proteome,Genetic code,四個(gè)標(biāo)點(diǎn)密碼子,4.2 The proteome,B. The genetic code is not universal,4.2 The proteome,B. 蛋白質(zhì)組和細(xì)胞生化功能之間的聯(lián)系,基因組編碼的生物學(xué)信息最終由蛋白質(zhì)表現(xiàn)。蛋白質(zhì)能夠執(zhí)行各種生物學(xué)功能：,生物催化作用（酶）；結(jié)構(gòu)（細(xì)胞骨架由蛋白質(zhì)決定）；運(yùn)

30、動(dòng)（收縮蛋白）；運(yùn)輸（血紅蛋白運(yùn)輸血液中的氧）；調(diào)節(jié)細(xì)胞進(jìn)程（信號(hào)蛋白、活化調(diào)節(jié)因子）；保護(hù)細(xì)胞個(gè)體（抗體）；儲(chǔ)藏功能（麥醇溶蛋白）。,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,A. 蛋白譜（表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)）,用來(lái)研究一個(gè)蛋白質(zhì)組組成的特定技術(shù)。,蛋白譜基于兩項(xiàng)技術(shù)：蛋白電泳和質(zhì)譜,a. 雙向電泳：,分子量,等電點(diǎn)：蛋白質(zhì)的凈電荷為零時(shí)溶液的PH值。,等電聚焦,等電點(diǎn),雙向凝膠電泳結(jié)果,,尋找差異表達(dá)點(diǎn),b. MALDI-TOF (基質(zhì)輔助激

31、光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜),4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,A. 蛋白譜,用于鑒定蛋白組中的蛋白質(zhì)，最多可以分析出50個(gè)氨基酸長(zhǎng)度的多肽，因此一個(gè)蛋白質(zhì)可以通過(guò)胰酶將其消化后進(jìn)行測(cè)定。一旦多肽片段被離子化，多肽的質(zhì)量/電荷比就可以通過(guò)它在質(zhì)譜儀中從電離源到檢測(cè)器的“飛行時(shí)間”來(lái)確定。通過(guò)質(zhì)荷比能夠確認(rèn)多肽片段的分子質(zhì)量。計(jì)算機(jī)中含有一個(gè)由所研究的物種基因組編碼的每一個(gè)蛋白質(zhì)經(jīng)胰酶消化后各個(gè)片段的預(yù)計(jì)相對(duì)分子質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)，計(jì)算機(jī)通過(guò)比較數(shù)據(jù)

32、庫(kù)與檢測(cè)到的多肽片段的分子質(zhì)量來(lái)確認(rèn)最可能的初始蛋白質(zhì)。,質(zhì)量/電荷比,多肽通過(guò)來(lái)自激光的脈沖能量被電離化,柱腔,質(zhì)量/電荷比,波譜數(shù)據(jù),計(jì)算機(jī)通過(guò)比較數(shù)據(jù)庫(kù)與檢測(cè)到的多肽質(zhì)量來(lái)確認(rèn)最可能的初始蛋白質(zhì)。,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,B. 蛋白質(zhì)印跡法（Western雜交）,Western雜交是將蛋白質(zhì)電泳、印跡、免疫測(cè)定融為一體的特異性蛋白質(zhì)的檢測(cè)方法。其原理是：生物中含有一定量的目標(biāo)蛋白。先從生物細(xì)胞中提取總蛋白或目標(biāo)蛋白，將蛋白質(zhì)

33、樣品溶解于含有去污劑和還原劑的溶液中，經(jīng)SDS-PAGE電泳將蛋白質(zhì)按分子量大小分離，再把分離的各蛋白質(zhì)條帶原位轉(zhuǎn)移到固相膜（硝酸纖維素膜或尼龍膜）上，接著將膜浸泡在高濃度的蛋白質(zhì)溶液中溫育，以封閉其非特異性位點(diǎn)。,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,B. 蛋白質(zhì)印跡法（Western雜交）,然后加入特異性抗體（一抗），膜上的目的蛋白（抗原）與一抗結(jié)合后，再加入能與一抗專一性結(jié)合的帶標(biāo)記的二抗（通常一抗用兔來(lái)源的抗體時(shí)，二抗常用羊抗兔免疫球蛋白

34、抗體），最后通過(guò)二抗上帶標(biāo)記化合物（一般為辣根過(guò)氧化物酶或堿性磷酸酶，或用同位素或生物素標(biāo)記）的特異性反應(yīng)進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，從而可得知被檢生物細(xì)胞內(nèi)目的蛋白的表達(dá)與否、表達(dá)量及分子量等情況。,Western blotting,電泳印跡,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,C. 鑒定與某一蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì),通過(guò)鑒定有相互作用的成對(duì)或成組的蛋白質(zhì)能夠獲得基因組活性相關(guān)的重要數(shù)據(jù)。構(gòu)建蛋白質(zhì)相互作用圖譜被視為是連接蛋白質(zhì)組學(xué)與細(xì)胞生物

35、化學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要步驟。,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,C. 鑒定與某一蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì),a. 噬菌體展示,該技術(shù)采用了一種基于?噬菌體或某種絲狀噬菌體的獨(dú)特的克隆載體。待測(cè)基因被插入載體后，它的蛋白質(zhì)產(chǎn)物能與噬菌體外殼蛋白以融合形式表達(dá)。,噬菌體外殼蛋白基因,插入要展示的蛋白質(zhì)的DNA,制備一種展示噬菌體,融合可讀框,使用噬菌體展示庫(kù)來(lái)尋找與待測(cè)蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì)的噬菌體。,把待測(cè)蛋白質(zhì)固定在微量滴定盤的孔中,b. 酵母雙雜

36、交,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,C. 鑒定與某一蛋白質(zhì)相互作用的蛋白質(zhì),激活因子（轉(zhuǎn)錄因子）：一類控制基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，包含DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域。雙雜交系統(tǒng)使用缺乏某一報(bào)告基因相應(yīng)激活因子的釀酒酵母菌株，此時(shí)報(bào)告基因是不表達(dá)的。,轉(zhuǎn)化酵母后產(chǎn)生融合蛋白,待測(cè)基因,,一系列DNA片段混合物,,使用酵母雙雜交篩選相互作用的蛋白質(zhì),兩套克隆混合，共轉(zhuǎn)化酵母,,4.3 蛋白質(zhì)組研究的方法,D. 蛋白質(zhì)相互作用圖譜,也叫蛋白質(zhì)相互作

37、用網(wǎng)絡(luò)，能展現(xiàn)一個(gè)蛋白質(zhì)組中各成員間發(fā)生的相互作用。,釀酒酵母蛋白質(zhì)相互作用圖譜（2001）,數(shù)據(jù)來(lái)自酵母雙雜交試驗(yàn),釀酒酵母蛋白質(zhì)相互作用圖譜（2002）,數(shù)據(jù)來(lái)自酵母雙雜交試驗(yàn),The genome tells you what could be happened theoretically in the cell.Transcriptome tells you what might be happened.And th

38、e proteome tells you what is happening.,Summary,本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)理解 Genomes, Transcriptomes 和 Proteomes三個(gè)名詞，并闡明它們?cè)诨蚪M表達(dá)過(guò)程中是如何聯(lián)系在一起的；理解基因由DNA（或RNA）組成的三個(gè)實(shí)驗(yàn)；掌握雙螺旋結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵特征；正確區(qū)分編碼RNA和功能性RNA；描述蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的不同層次；描述遺傳密碼的關(guān)鍵特征；掌握轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的一般研究方法，