蛋白质组学第1期-认识基础概念

上周我们公布了，蛋白质组学习小组起飞啦！ 短短几天就获得了200多小伙伴的支持，让我们也更有信心的带领大家掌握一个蛋白质组学数据处理的实战，我们第一期学习内容是认识一下蛋白质组学这个概念：

计划表：

1. 初识蛋白质组学基础概念

2.蛋白质组学的三大元素

3.蛋白质组学三大元素之搜库软件的工作原理及操作（一）

4.蛋白质组学三大元素之搜库软件的工作原理及操作（二）

5. 蛋白质组学之翻译后修饰

6.蛋白质组学的定量方法

7. Perseus 的使用

8. R语言处理蛋白质组学数据

9.蛋白质相互作用网络构建

10.文章方法再次梳理和总结

第一期

一、初识蛋白质组学

1.什么是蛋白质组学

(Marc Wilkins（1994))

• A study of proteome using the technologies of large-scale protein separation, identification and quantitation.
• The study of proteins, how they're modified, when and where they're expressed, how they're involved in metabolic pathways and how they interact with one another.

简而言之：蛋白质组就是一个特定的生物系统中（特定时间、空间）存在的所有蛋白质及其相互作用

2.蛋白质组学不能被基因组和转录组取代

• 基因和蛋白并不存在严格的线性关系
• ORF并不预示一定存在相应的功能性基因
• mRNA水平并非与蛋白质的表达水平对应
• 翻译后修饰及同工蛋白质（isforms)等现象在基因水平无从表现

3.蛋白质组学工作流

• 样品上质谱，获得Raw data(质荷比+强度）
• 使用MaxQuant等搜库，获得初始结果（肽段、蛋白信息）
• 质控得到可信结果（包括修饰等）
• 定性分析和定量分析
• 数据注释、数据挖掘、关联功能

4.蛋白质组学的两大策略

• 参考文献：Protein Analysis by Shotgun/Bottom-up Proteomics（dx.doi.org/10.1021/cr3003533| Chem. Rev. 2013, 113, 2343−2394）
• Bottom-up
• 也可称为质谱shotgun分析，是目前主流策略
• 将蛋白从样本中提取出---蛋白被胰酶酶切，形成酶切肽---质谱鉴定酶切肽---由鉴定所得的酶切肽得到蛋白ID

• Top-down
• 直接对完整的蛋白——包括翻译后修饰蛋白以及其它一些大片段蛋白测序
• 提取蛋白---分离蛋白，排除样本复杂性---质谱分析蛋白片段---得到蛋白ID

5.蛋白质组学的定量方法（详细内容后续讲解）

• 定量蛋白质组学研究内容

• 相对定量——同一个蛋白在不同样本间量的差异
• 标记定量：在培养细胞或者组织时，使样品在培养过程中引入同位素标记
  • 种类

• 蛋白质无标定量lab-free （LFQ)，依赖于软件的定量方法）
• 谱图计数（Spectral Counting）方法 一个蛋白对应的二级谱图数目越多，丰度越高
• 基于离子流色谱峰（XIC-based）方法（本篇学习文章为此定量方法）
• 绝对定量——样品中每种蛋白的拷贝数或浓度
• SRM绝对定量（ Selected Reaction Monitoring ）
• SRM技术结合内标肽段，可以进行绝对定量