蛋白質組學的應用是什麼？

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介紹

活生物體產生各種蛋白質以執行各種功能。要產生的蛋白質型別取決於它必須執行的功能、蛋白質的需求及其與其他蛋白質的相互作用。活體系統中產生的這整套蛋白質稱為蛋白質組。對蛋白質組的研究稱為蛋白質組學。

蛋白質組很重要，因為它們是構成活體系統的基石，構成了細胞生命的結構和功能實體。蛋白質組學的研究很重要，因為它提供了對蛋白質、蛋白質如何工作、蛋白質何時在體內合成以及蛋白質如何與其他蛋白質相互作用的更好理解。

分子生物學的中心法則

蛋白質合成是一個複雜的過程。細胞利用遺傳資訊主要有三個過程。分子生物學的中心法則顯示了透過複製、轉錄和翻譯進行資訊流動的通用途徑。

• 複製 - 它是將親代 DNA 複製為具有相同核苷酸序列的子代 DNA 分子的過程。

• 轉錄 - 它是將編碼在 DNA 中的部分遺傳資訊精確複製到 RNA 中的過程。

• 翻譯 - 信使 RNA 中編碼的遺傳資訊在核糖體上翻譯成具有特定氨基酸序列的多肽。

蛋白質組學在檢測和定量產生的蛋白質方面發揮著重要作用。

蛋白質組學方法

有各種方法可以幫助完全研究蛋白質。通常，可以透過以下方法檢測蛋白質：

• 酶聯免疫吸附測定。

• 電泳。

• Edman 降解。

• 質譜。

酶聯免疫吸附測定 (ELISA)

該方法可用於快速篩選和定量樣品中的抗原。樣品中的蛋白質很好地吸附在惰性表面上。這裡使用的惰性表面是 96 孔聚苯乙烯板，其表面用廉價的非特異性蛋白質來源（如從脫脂奶粉中獲得的酪蛋白）洗滌，以封閉未佔據孔中的蛋白質。

用含有針對孔中蛋白質的抗體的溶液處理表面，然後用與之連線的酶的第二抗體處理。形成的產物與樣品中目標蛋白質的樣品成正比。

電泳

該方法不用於純化蛋白質，但可用於分析蛋白質。其優點是可以視覺化和分離蛋白質，使研究人員能夠快速估計混合物中不同蛋白質的數量或特定蛋白質製劑的純度。通常，使用 SDS PAGE 來分析蛋白質。

Edman 降解

為了測序整個多肽，通常採用 Pehr Edman 設計的一種化學方法。Edman 降解程式僅標記並去除肽的氨基末端殘基，而使所有其他肽鍵保持完整。

Edman 降解在稱為測序儀的機器中進行，該機器以適當的比例混合試劑、分離產物、識別產物並記錄結果。這種方法極其靈敏，從僅幾微克的蛋白質開始即可確定完整的氨基酸序列。

質譜

質譜法為蛋白質組學研究、酶學和一般的蛋白質化學提供了大量資訊。該技術只需要極少量的樣品，因此可以輕鬆地應用於可以從二維電泳中提取的少量蛋白質。

準確測量蛋白質的分子量是其識別中的關鍵引數之一。一旦蛋白質的質量已知，質譜法就是一種方便且準確的方法，用於檢測由於結合輔因子、結合金屬離子等的存在而導致的質量變化。

蛋白質組學的應用

研究蛋白質的相互作用

對兩種蛋白質之間相互作用的研究稱為相互作用蛋白質組學。蛋白質相互作用的研究有助於我們瞭解各種訊號機制、基因表達的調控以及蛋白質與 DNA 的相互作用。

新藥發現

研究蛋白質有助於透過使致病生物產生的蛋白質失活來發現治療各種疾病的創新藥物。處理針對靶蛋白的創新藥物發現的蛋白質組學分支稱為化學蛋白質組學。

蛋白質作為生物標誌物

一些技術，如 ELISA、蛋白質印跡等，使用二級抗體來檢測樣品中的抗原。因此，蛋白質可用作疾病診斷中的潛在生物標誌物。處理分泌蛋白研究的蛋白質組學分支，這些蛋白可用作診斷各種疾病的生物標誌物，稱為分泌組學。

基因組學研究

蛋白質組學研究與基因組學研究一起有助於透過識別產生的蛋白質的翻譯後修飾來比較不同物種。研究基因組學和蛋白質組學的蛋白質組學分支稱為蛋白質基因組學。

結論

蛋白質組學是分子生物學的一個新分支，它處理蛋白質的研究、蛋白質的合成、蛋白質的各種功能以及蛋白質的相互作用。蛋白質組學有可能徹底改變診斷醫學領域，該領域涉及對各種生物體合成的蛋白質的研究。