Nội dung bài giảng giới thiệu tổng quan về Proteomics, các hướng nghiên cứu Proteomics, các yếu tố chủ yếu đưa vào việc nghiên cứu Proteomics, các phương pháp nghiên cứu Proteomics,... Hy vọng đây là tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn.
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Bài giảng Các kỹ thuật nghiên cứu và phân tích Protein
- Các kỹ thuật Trong nghiên cứu
& phân tích Protein
- Tổng Quan về Proteomics
Trong bài này proteome được xác định là các thành phần
protein bổ sung chuyên biệt về mặt thời gian và tế bào của một
hệ gen (genome).
Nó bao gồm tòan bộ các protein được biểu hiện trong tế bào
theo thời gian bao gồm cả khía cạnh hình thái và các thay đổi
sau quá trình dịch mã từ mRNA.
Bộ gene của một sinh vật thường ổn định theo thời gian và
thường đại diện cho tất cả các tế bào trong SV vật đó và
thường khá ổn định trong lòai. Ngược lại, hệ Protein của một
sinh vật thường có sự thay đổi khá lớn theo thời gian và đáp
ứng rất nhanh với các nhân tố từ bên ngòai và đặc biệt là rất
khác nhau giữa các nhóm tế bào.
- Tổng Quan về Proteomics
Proteomics là quá trình nghiên cứu tòan bộ các protein hay các hệ
protein có từ một mô hay một dòng tế bào nào đó.
Ngày nay người ta phân chia proteomics thành classical
proteomics và functional proteomics.
Classical proteomics tập trung nghiên cứu tòan bộ protein hòan
chỉnh thường là từ hai dòng tế bào được xử lý khác nhau;
functional proteomics nghiên cứu protein ở mức độ giới hạn hơn.
Ba câu hỏi chính cho một quá trình nghiên cứu proteomic:
1) Protein nào hiện diện?
2) Có protein đặc biệt nào tương tác với các protein khác hay với
tòan hệ protein (networks)?
3) Protein đặc biệt đó như thế nào (structure)?
- Tổng Quan về Proteomics
Thuật ngữ Proteomics bao gồm một khỏang rất rộng các nguyên lý mà mục
đích hướng đến việc hiểu rõ và nghiên cứu, giám sát được các protein.
Việc này gồm các công việc liên quan giữa trình tự di truyền với cấu trúc
không gian 3 chiều của protein và cấu trúc không gian ba chiều với chức
năng của protein, phát triển các phương pháp phân tách protein và các kỹ
thuật nhằm hồ sơ hóa các protein và nghiên cứu mối tương tác giữa protein-
protein.
Proteomics hứa hẹn nhiều khám phá các tác nhân mới trong nghiên cứu phát
triển dược liệu thông qua việc xác định các chức năng của hàng ngàn protein
chưa xác định mà người ta mong đợi sẽ phát hiện trong bộ gene người.
Proteomics cũng sẽ cung cấp các dữ liệu thực nghiệm giúp cho việc cải tiến các
chương trình phần mềm để tiên đóan cấu trúc protein từ các trình tự DNA,
giúp chúng ta nghiên cứu để giải thích các thông tin có trong bộ gene.
- Phải Chăng hệ gene cung cấp cho ta
những điều diệu kỳ???
Chỉ có khoảng 30,000 genes trong cấu trúc bộ gene người ,
nhưng có hơn 100,000 proteins được giải mã từ gene trong hệ
proteome người.
Genomics đã cung cấp cho cũng ta một lượng thông tin rất lớn
nhưng hầu hết đều để lại cho chúng ta khá nhiều điều chưa giải
thích được với mức độ nghiên cứu hiện tại. Hay nói cách khác,
genomics vẫn còn để lại cho ta nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời.
Các lãnh vực mới và đột phá của Proteomics hứa hẹn giải đáp
các câu hỏi đó thông qua việc nghiên cứu một cách có hệ thống
các protein đựơc dịch mã từ hệ gene.
- Phải Chăng hệ gene cung cấp cho ta
những điều diệu kỳ???
The central dogma:
DNA
parents mRNA proteins
(genes)
- Proteomics
Nghiên cứu tòan bộ protein đựơc biểu hiện bởi genomes
Systematic, parallel protein analysis
- Commercial Relevance of Proteomics
“The Proteome”
~750,000 Proteins
Diagnostics
Markers
disease relevant
proteins Therapeutics
Targets +
8-10K proteins Drugs
- One Genome Different Proteomes
Life is based on proteins
and their interactions
- Proteomics – Các hứơng nghiên cứu
• Protein nào? Khi nào? ở đâu và đối tượng nào?
1. Thành phần protein: Xác định các thành phần trong
phức hợp đại phân tử, tổ chức, tế bào hay cơ quan
2. Protein profiling: So sánh sự thay đổi về mặt số
lượng các protein giữa 2 hay nhiều đối tượng.
3. Vị trí hay chất tiết nội bào – phân lập các thành phần
tế bào bằng cách sử dụng Ab hay fusion protein.
4. Tương tác protein: xác dịnh các mối tương tác giữa
các protein
- Các yếu tố chủ yếu đưa đến việc nghiên
cứu Protein
1. Nghiên cứu (gần) hòan tất bộ gen
2. Công cụ mới trong nghiên cứu khối phổ
3. Sinh tin học – Phần mềm, phần cứng
4. Các cải tiến trong kỹ thuật tách chiết protein
5. Tự động hóa
6. Các tiến bộ trong kỹ thuật Ab array
- Các phương pháp nghiên cứu
Proteomics
Kỹ thuật điện di hai chiều (2DE) là một kỹ thuật tối ưu nhất trong số
các kỹ thuật truyền thống cho phép phân tách hàng ngàn protein
trong cùng một gel.
Kỹ thuật xác định protein bằng khối phổ (mass spectrometry) đã trở
nên là một kỹ thuật tiến bộ trong phân tích protein và là một công cụ
chính yếu trong nghiên cứu Proteomics.
Protein microarrays cho phép nghiên cứu theo thời điểm một
lượng lớn các protein theo các tương tác phân tử. Nhiều thí
nghiệm microarray thường được thực hiện cùng với khối phổ.
Các phương pháp khác:
X-ray crystallography, NMR, Edman degradation, etc.
- 2D-electrophoresis
Proteins được phân tách ở phương pháp này theo điểm đẳng điện và trọng
lượng phân tử của chúng.
Trong phương pháp này, bước đầu tiên rất quan trọng là bước chuẩn bị mẫu;
các protein trong tế bào hay mô cần nghiên cứu phải được đưa về dạng tan,
đồng thời DNA và các tạp chất khác phải được lọai bỏ.
Sau đó các protein được phân tách theo điện tích bằng isoelectric focusing.
Bước này thường được thực hiện bằng cách điện di trên các strip làm sẵn đã
được cố định theo gradient pH.
Điện di theo chiều thứ hai đơn giản chỉ là điện di SDS-PAGE thông thường,
với mẫu điện di là cácc strip đã điện di theo chiều thứ nhất.
Sau khi điện di chiều thứ 2, protein có thể được phát hiện với các thuốc nhuộm
thông thường như Coomassie hay nhuộm bạc.
- 2D-electrophoresis
- Các công cụ và kỹ thuật trong
nghiên cứu Protein
• Chuẩn bị mẫu
• Điện di 2 chiều
• Nhuộm/ Blot
• Phân tích hình ảnh
• Tách / digestion
• Phân tích khối phổ
• Bioinformatics
- The Proteomics Toolbox
Kỹ thuật 2-D đựơc sử dụng rộng rãi nhất trong nghiên
cứu protein hiện nay. Kỹ thuật cho phép:
– Có thể xem và so sánh hàng ngàn protein
– Có khả năng phân tách các dạng protein khác nhau xảy ra
trong khi có sự thay đổi sau dịch mã.
– Cho phép so sánh sự khác biệt giúp nghiên cứu các sự
thay đổi trong biểu hiện protein trong hệ phức hợp sinh
học.
– Là hệ thống đơn giản dễ sử dụng cho hầu hết các PTN
nghiên cứu về Proteomics.
- 2-D PAGE
- Phân tích phân biệt
(Differential Analysis)
A B
Proteins from
cultured human cells
A = Derivative of B
Protein samples courtesy of
Dr. Steven Seeholzer,
Fox Chase Cancer Center
- Ứng dụng của Proteomics
• Chỉ thị trong chẩn đóan/ khối u
• Khám phá các mục tiêu trong điều chế thuốc.
• Disease / protein pathways
• Vaccine antigens / sinh học của quá trình lây nhiễm
• Plant drought tolerance / Kháng bệnh
• Toxicology
• Gene expression profiling
• Human Proteome Organization
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
