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蛋白質(zhì)基因組 | 開講啦！全國100場講座預(yù)約通道正式開啟

2023-04-12 17:37 作者:邁維代謝 0人讀過 | 我要投稿

2023年1月31日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)作物遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新利用全國重點實驗室梨創(chuàng)新團(tuán)隊在著名期刊Molecular Plant在線發(fā)表了題為“A large-scale proteogenomic atlas of pear”的論文，瞬間刷爆國內(nèi)科研圈。該文章對24個梨組織器官進(jìn)行蛋白基因組研究，從而完善了梨基因組注釋，并探索了重要農(nóng)藝性狀關(guān)鍵基因。接下來讓我們簡單了解下蛋白基因組詳情。

1、蛋白質(zhì)組學(xué)

生命體是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，而蛋白質(zhì)在系統(tǒng)生物學(xué)中發(fā)揮重要作用，其位于中心法則下游，是細(xì)胞行使功能的載體，因此蛋白質(zhì)決定組織的結(jié)構(gòu)及功能。如植物從受精卵發(fā)育成種子成長為成熟的植株，整個過程共用一套基因組，表型卻發(fā)生了巨大變化，即發(fā)育過程中蛋白質(zhì)含量差異誘發(fā)的。由此可見分析細(xì)胞（或組織等）動態(tài)變化的蛋白質(zhì)組成成份、表達(dá)水平與修飾狀態(tài)，了解蛋白質(zhì)之間的相互作用與聯(lián)系，對生命科學(xué)研究十分重要。

蛋白質(zhì)組學(xué)通常使用“鳥槍法蛋白質(zhì)組學(xué)”進(jìn)行研究，即對樣本中提取蛋白質(zhì)并酶解為肽段，而后通過液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)獲取肽段質(zhì)譜信息，將肽段二級質(zhì)譜圖與蛋白序列數(shù)據(jù)庫中所有候選肽段理論譜圖匹配進(jìn)行肽段及蛋白質(zhì)定性分析。通過蛋白質(zhì)組學(xué)研究流程可知，蛋白質(zhì)檢測深度高度依賴蛋白序列數(shù)據(jù)庫完整性，許多肽不存在于特定的參考蛋白序列數(shù)據(jù)庫或任何參考數(shù)據(jù)庫中，因此會遺漏許多蛋白信息。蛋白序列數(shù)據(jù)庫大部分信息來源于基因組預(yù)測氨基酸序列（三框翻譯原則），因此基因組注釋程度對蛋白序列數(shù)據(jù)庫完整性具有直接影響。

數(shù)據(jù)庫對蛋白質(zhì)檢測深度限制

2、蛋白質(zhì)基因組學(xué)

蛋白質(zhì)基因組學(xué)（proteogenomics）是蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組學(xué)的交叉，將基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、翻譯后修飾數(shù)據(jù)結(jié)合，以系統(tǒng)性檢測生物樣本中分子變化，綜合多組學(xué)分析以提供必要的全面視角。

蛋白基因組基本流程（Jean Armengaud et al, J Prot , 2014）

在蛋白基因組研究中，使用基因組和轉(zhuǎn)錄組信息生成的定制蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫被用來幫助從基于質(zhì)譜的蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)中識別新的多肽（不存在于參考蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫中）；反過來，蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)可以用于提供基因表達(dá)的蛋白質(zhì)水平證據(jù)，并幫助完善基因組注釋，識別新轉(zhuǎn)錄本。

3、蛋白質(zhì)基因組研究方案

蛋白質(zhì)基因組研究本質(zhì)為多組學(xué)的結(jié)合，即通過基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建全面的蛋白序列數(shù)據(jù)庫，然后通過蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)驗證新轉(zhuǎn)錄本可靠性，并反向?qū)蚪M進(jìn)行注釋。為盡可能多的獲得蛋白組及轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，建議取多組織、多時期樣本進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組檢測。對蛋白質(zhì)組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)分析，了解全組織/生育期樣本數(shù)據(jù)特性，而后對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行組裝并預(yù)測新編碼事件，基于已有數(shù)據(jù)構(gòu)建更為全面的蛋白序列數(shù)據(jù)庫，使用新數(shù)據(jù)庫對蛋白組數(shù)據(jù)肽段進(jìn)行鑒定，利用新肽段、新編碼事件完善基因組注釋?；谕晟频牡鞍捉M、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行基因功能分析，從而挖掘功能基因。

4、蛋白質(zhì)基因組分析內(nèi)容

邁維代謝蛋白質(zhì)基因組分析內(nèi)容分為三大模塊：組學(xué)數(shù)據(jù)對比分析、新肽段/轉(zhuǎn)錄本注釋、基因功能分析。組學(xué)數(shù)據(jù)對比可對整體數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行把控，并通過挖掘轉(zhuǎn)錄與蛋白水平表達(dá)差異基因，挖掘可能的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制。新肽段/轉(zhuǎn)錄本注釋可發(fā)現(xiàn)新編碼事件，完善基因組注釋，并有利于發(fā)現(xiàn)新機(jī)制。基因功能分析將基因與表型關(guān)聯(lián)，有效篩選候選基因并進(jìn)行功能注釋。