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《蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組比較關聯(lián)分析方案》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組比較關聯(lián)分析方案一．概述1．研究背景生命體是一個多層次，多功能的復雜結構體系，高通量技術的發(fā)展積累了大量的組學數(shù)據(jù)，這使得由精細的分解研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體研究成為可能，整合多組學數(shù)據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對生物系統(tǒng)的全面了解。當部分層面上的研究都逐漸走向完善的時候，從部分到整體就是一種必然發(fā)展趨勢。相關研究表明，基因表達不僅僅是從轉(zhuǎn)錄組到蛋白質(zhì)組的單向流動，而是兩者的相互連接。對這種功能調(diào)控的了解通常只限于特殊的信號途徑，要了解轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組之間的相互調(diào)控作用，就需要對RNA和蛋白質(zhì)的表達進行同步監(jiān)測。正如RNA
2、可作為部分生物學功能的酶反應的效益物一樣，蛋白質(zhì)也是大多數(shù)生物學功能的效益物。因此，蛋白質(zhì)水平廣泛的基因組分析是基因表達更直接的反映。質(zhì)譜技術的發(fā)展，使得定量的蛋白組學研究成為可能。然而，當細胞適應了轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后（如mRNA的剪接）、翻譯后（蛋白降解和輸出）的精細調(diào)控機制后，轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)豐度測量結果可能會不一致。因此，定量的轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)豐度測量可作為相互的標準，為高通量分析得出的基因表達數(shù)據(jù)做出合理的解釋。正如蛋白質(zhì)和RNA之間類似點可以增加我們對新的生物標記的信任度一樣，差異也能暗示我們“其他的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控
3、結合點可作為重要的調(diào)控研究靶點”。在蛋白組學分析過程中，一些研究選擇了雙向凝膠電泳（2一DE）分析蛋白質(zhì)混合物。要么是對不同的凝膠染色，要么是讓不同的細胞與不同的染料相結合，通過斑點染色亮度可以看到蛋白質(zhì)的亮度。隨后用質(zhì)譜儀對分離出的定量凝較斑點進行鑒定，與轉(zhuǎn)錄組學分析不同的是，雙向凝膠電泳分析的鑒定結果與定量分析是散耦合（de一coupled)。液相色譜法（LC）是作為一種替代2一DE的蛋白質(zhì)分析方法而出現(xiàn)的。LC一MS分析是典型的“自下而上（Bottom一up)”分析方法，通常要用特異的蛋白酶（如胰蛋白酶）將蛋
4、白質(zhì)消化為肽段。與2一DE不同，LC一MS對肽的定量和鑒定是同時進行的，可以選擇定量的MS峰（m/z）用于鑒定，通過肽段的信息推測對應蛋白質(zhì)的定量信息。雖然采用的技術不同，迄今為止公開發(fā)表的整合分析文章中，都指出了轉(zhuǎn)錄組學和蛋白組學的重要性。轉(zhuǎn)錄組學或蛋白組學通常只考慮調(diào)節(jié)系統(tǒng)和分解作用平衡態(tài)的凈效應，實際上，出現(xiàn)的不一致性只是合成與降解兩種替換過程中的一種反映?？茖W家可能對變化過程中的機制更感興趣。正如中心法則預測的那樣，在轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)水平，如果只能通過嚴格的轉(zhuǎn)錄調(diào)控去控制蛋白質(zhì)的合成，細胞是不太可能選擇精細調(diào)
5、節(jié)機制的。當點對點進行比較時，蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄物之間的一致性通常很弱，這些觀察說明了“從個體基因座的局部分析擴展到功能途徑系統(tǒng)分析”為重要性。轉(zhuǎn)錄組學和蛋白組學都是研究系統(tǒng)的生理化學狀態(tài)的有用工具。當然，沒有一種工具可以為系統(tǒng)提供完全的覆蓋范圍及相應的精確度。問題的核心，不是用工具找出mRNA和蛋白質(zhì)之間一對一的相互關系，而是要用它們區(qū)別出真陽性和假陽性，即區(qū)別出真正的mRNA-蛋白質(zhì)一致性或者是不一致性。沒有這些整體分析，就無法觀察到真正的mRNA-蛋白質(zhì)不一致性，并且這些不一致性要比一致性更吸引科學家，因為它們透露
6、出的更多的轉(zhuǎn)錄后干涉情況。更重要的是，在轉(zhuǎn)錄物和蛋白質(zhì)水平上的整合表達分析，能對整體的基因-基因相互作用網(wǎng)進行描述，提供單個基因活性中的功能內(nèi)容，這些內(nèi)容會影響到生物學功能。新的分析軟件工具將幫助研究者儲存在蛋白組學和轉(zhuǎn)錄組學中新出現(xiàn)的高通量技術的全部力量。二．蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組比較關聯(lián)分析研究1．蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組比較關聯(lián)分析的優(yōu)勢雖然轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組在實驗方法上差異很大，但由于這兩種方法的首要目的都是獲得基因的表達情況，其間存在著某種共同之處。從生物學角度上看，mRNA水平代表了基因表達的中間狀態(tài)，能代表著潛在的蛋
7、白質(zhì)表達情況。轉(zhuǎn)錄組能在較低消耗下實現(xiàn)較高的通量，并能在某種程度上捉供較詳細的信息。然而蛋白質(zhì)是直接的功能執(zhí)行體，因而，對蛋白質(zhì)表達水平的度量有著不可取代的優(yōu)勢。最近的文獻也明確報道了轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的部分不相關或負相關的結果，并且用統(tǒng)計方法證明了這種顯著差異很大程度上是由生物學因素造成的，而不僅僅是噪音，說明了基因表達情況不能單純用轉(zhuǎn)錄組的方法解決。由于這兩種不同的表達譜研究手段的不完全性和互補性，現(xiàn)有的研究傾向于綜合轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的研究，目的在于：1)獲得一個表達譜的“全景圖”，并實現(xiàn)其問的互補和整合，對生物
8、體特定狀態(tài)下的基因和蛋白質(zhì)表達水平進行全方位分析；2)通過全局上獲得對差異表達譜的廣泛理解，挖掘受轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關鍵蛋白／基因，尋找驗證某些重要的生物學調(diào)控，這種研究方式在基礎研究上己經(jīng)有不少報道。3)對于一些蛋白數(shù)據(jù)庫少的物種，通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構建蛋白質(zhì)搜索庫，大幅度提高蛋白鑒定數(shù)，這同時也是本方案的一大亮點。由于轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的比較關聯(lián)研究能揭示基因表達的
