蛋白质组学在微生物研究中的应用

细菌、放线菌和真菌等微生物在我们的星球上无处不在,它们广泛分布在土壤、水、人体等环境中。微生物及其活动对生物地球化学循环和所有生物系统都具有重要意义。在微生物的研究中有许多出色的成果:1. 地球化学循环研究;2. 帮助临床医生确定某种疾病或疾病发展的阶段;3. 确定可用于抗微生物药物开发的毒力因子;4. 使研究人员能够评估土壤、水和其他环境的污染状况;5. 帮助研究人员增加牲畜和作物产量。

微生物研究领域

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微生物研究中的蛋白质组学

蛋白质组学最初被定义为一种功能基因组学方法,它可以研究生物体内的蛋白质表达模式,并构建生物体在一定条件下所表达的所有蛋白质的蛋白质图谱。目前,它不仅用于获取蛋白质,提供微生物群落中蛋白质结构和活性的重要信息,还通过定量蛋白质组学用于比较两种不同生态系统中的蛋白质含量,或者补充或纠正基因组数据。此外,蛋白质组学方法相比于基因组学有许多优势:由于蛋白质比RNAs(尤其是那些来自原核生物的)更稳定,蛋白质组的含量应该更少受到提取过程的影响,可以更好地了解在原位表达的生物功能。

环境蛋白质组学:通过蛋白质分类、比较和半定量蛋白质组学、蛋白质定位分析、翻译后修饰的发现来研究不同环境(如土壤、海洋和淡水、沉积物等)中微生物群落的结构和功能。
临床蛋白质组学:可以识别与微生物活性相关的蛋白质,有助于发现细菌感染和抗菌治疗过程中的微生物生理变化和宿主-病原体相互作用,并为临床管理提供诊断和治疗支持。
药物蛋白质组学:可用于靶点识别和验证,从容易获得的生物体液中识别疗效和毒性生物标志物,研究药物作用或毒性机制,识别主要影响药物开发过程的蛋白质-蛋白质相互作用。
作物蛋白质组学:通常使用多种方法进行蛋白质组学分析,包括蛋白质/肽分离和鉴定,但也可以提供翻译后修饰的定量和表征,以研究作物与微生物的相互作用,从而提高作物产量和农业可持续性。

蛋白质组学如何在微生物研究中发挥作用?

研究复杂微生物群落中蛋白质的结构、分布和相互作用的蛋白质组学流程如下:
1. 样品采集和蛋白质提取:可采集不同环境中的微生物样品,在处理不同种类的样品时开发特定的样品采集和蛋白质提取方法。
2. 蛋白质分离:蛋白质可以在鉴定前分离,以便分离非常复杂的蛋白质混合物并分别分析每个蛋白质部分。分离方法有SDS-PAGE、2D-PAGE、LC和CE。靶蛋白被胰蛋白酶或其他酶消化成肽段。
3. 蛋白质定量:蛋白质的鉴定和定量有不同的方法,包括相对定量法和绝对定量法。
4. 生物信息学分析:包括蛋白质质量评价、蛋白质统计分析、蛋白水平功能注释和网络分析等。

蛋白质定量方法,随着技术革命,微生物蛋白质组学目前已经发展出一系列分析方法,特别是在蛋白质定量方面。蛋白质定量包括相对定量和绝对定量:

相对定量:相对定量的方法包括基于标记的相对定量方法和无标记的相对定量方法:

基于标记的相对定量方法:通常用于比较两个样品中蛋白质的相对水平,依赖于将化学或代谢标签掺入到蛋白质或肽中,包括iTRAQ、TMT、ICAT和SILAC等方法。

相关服务

TMT/iTRAQ/MultiNotch定量蛋白组学分析
基于SILAC/Dimethyl标记的定量蛋白组分析

无标记的相对定量方法:不依赖于化学或代谢标签的掺入,而是比较样品之间LC-MS/MS的肽光谱计数或肽强度。它可以定量来自宏蛋白质组样品的蛋白质,定量不同条件下的群落,以及估计蛋白质提取的效率等。

相关服务

基于Label Free的定量蛋白组分析

绝对定量:绝对定量方法主要有鸟枪法、发现蛋白质组学和靶向蛋白质组学方法:

鸟枪法:是一种随机的蛋白质鉴定和定量的方法,旨在鉴定得到尽可能多的目标,然后对获得的数据进行分析。

相关服务

Shotgun鸟枪法蛋白质鉴定

发现蛋白质组学:能够定量和分析多达数千种蛋白质,是一种理想的用于分析样本中的蛋白质或检测不同样本中蛋白质差异的分析策略。可用的技术平台包括SWATH和msxDIA。

相关服务

SWATH定量蛋白组学服务

靶向蛋白质组学:是一个每次运行可以绝对定量多达150个靶蛋白的平台。选择性/多重反应监测(SRM/MRM)和平行反应监测(PRM)是靶向蛋白质组学技术,可对复杂生物样品中的靶蛋白进行高度特异和灵敏的定量分析。

相关服务

MRM/PRM定量蛋白组学分析

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