蛋白质组学相关试题及答案
生命科学院
一：名词解释（4分 7题）
1… Proteome(蛋白质组)：由一个细胞或者组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质，称为蛋白质组。
Proteomics(蛋白质组学)：指应用各种技术手段来研究蛋白质组的一门新兴学科，即研究细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，对相关蛋白质进行分类和鉴定。更重要的是蛋白质组学的研究要分析蛋白质间相互作用和蛋白质的功能.
2…. Mass Spectrometer（质谱仪）：质谱仪是一个用来测量单个分子质量的仪器，但实际上质谱仪提供的是分子的质量与电荷比（m/z or m/e）。分离和检测不同同位素的仪器。即根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的原子质量及相对丰度。
3. Proteome sample holographic preparation（蛋白组样品的全息制备）：（1）保持蛋白质的信息（2）适用于分离和鉴定方法（3）不同的样品，不同的提取。
蛋白质样品制备是蛋白质组研究的第一步，也是最关键的一步。因为这一步会影响蛋白质产量、生物学活性、结构完整性。因此要用最小的力量使细胞达到最大破坏程度同时保持蛋白质的完整性。
原则是，保持蛋白质的所有信息；选择合适的分离和鉴定方法；对于不同的样品要用不同的提取方法。
4.Post translational modification(蛋白质翻译后修饰)
肽链合成的结束，并不一定意味着具有正常生理功能的蛋白质分子已经生成。已知很多蛋白质在肽链合成后还需经过一定的加工（processing）或修饰，由几条肽链构成的蛋白质和带有辅基的蛋白质，其各个亚单位必须互相聚合才能成为完整的蛋白质分子。
5.De novo sequencing(从头测序)
未知肽 从头测序为蛋白质组研究提供了一种不用借助于任何蛋白质序列数据库信息，直接解读串联质谱数据的方法。其基本算法主要由4个部分组成：质谱图的构建、离子类型的确定、测序算法以及打分算法。
6.Tandem mass spectrometry(串联质谱)
串联质谱法是指用质谱作质量分离的质谱方法。它还有几种名称，如质谱-质谱法、多级质谱法、二维质谱法和序贯质谱法。
作用：1、诱导第一级质谱产生的分子离子裂解，有利于研究子离子和母离子的关系，进而给出该分子离子的结构信息。
2、从干扰严重的质谱中抽取有用数据，大大提高质谱检测的选择性，从而能够测定混合物中的痕量物质。 s
7.Peptide mass fingerprint(肽指纹谱)
peptide molecular weight（肽分子量） 肽指纹图谱，PMF，peptide mapping fingerprint,蛋白酶解后产生多个肽片断，然后利用质谱（通常用MALDI－TOF）测量这些肽段的分子量，然后上网进行蛋白谱库搜索，以确认此蛋白是何种蛋白，此为PMF。这些肽段就像蛋白的指纹一样，有了这些肽段，就可以确认蛋白了。
8. Collision-induced dissociation(CID)(碰撞诱导解离)：离子经过电喷雾源在进入质量检测器前，施加一定的电压，使离子的运动速度大大提高，当离子与中性分子撞击时，发生如下反应：A++N→(A+)*→B++C++D+
9.Peptide sequence tag 肽序列标签：将蛋白质进行酶切降解 做电喷雾质谱产生包括多电荷峰在内的肽质量指纹谱，选择有一定丰度的双电荷峰经气体碰撞活化池碰撞后产生碎片，其中包含着结构信息，由这些信息可以推出蛋白质的某一肽段的部分氨基酸序列测定出的部分氨基酸序列和其序列两段的质量称为肽序列标签。
10. Post-source decay(源后衰变)：发生在离子源后的第一个无场区域，时间跨度为微秒；由于发生在无场区域，所以产生的不同片段离子和母离子保持同样速度，用离子镜反射，将片段离子和母离子分离，按质量大小排列可形成离子谱，称为PSD谱
11. Phage display technology（噬菌体展示技术）允许大的肽和蛋白质库在丝状噬菌体表面展示，导致多肽和蛋白质的选择。 噬菌体展示技术是一种基因表达产物和亲和选择相结合的技术，他以改构的噬菌体为载体，把待选基因片段定向插入噬菌体外壳蛋白质基因区，使外源多肽或蛋白质表达并展示于噬菌体表面，进而通过亲和富集法表达有特异肽或蛋白质的噬菌体
12. Two-dimensional Gel Electrophoresis双向凝胶电泳（2-DE）：
即双向凝胶电泳（2-DE），该技术是根据蛋白质的等电点和分子量的差异，连续进行垂直方向的两次电泳而将待测蛋白质进行分离。第一向为等电聚焦（IEF）电泳，其基本原理是利用蛋白质分子的等电点的不同进行蛋白质的分离。第二向为十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS—PAGE），其基本原理是利用蛋白质分子量大小的不同进行蛋白质分离，从而把复杂蛋白质混合物在二维平面上分开。该技术是目前蛋白质组学研究中分辨率最高，信息量最大的分离技术，是比较蛋白质组学研究中也是不可取少的手段。
13. Structural biology（结构生物学）： 以生物大分子的特定空间结构及结构的特定运动与其生物学功能的关系为基础，阐明生命现象的学科。研究特殊分子的性质以及分子间的相互作用，如膜蛋白的拓扑学、蛋白质的二级结构中残基的接近和移动以及蛋白质的三级折叠等。
14. Protein-protein interaction（蛋白质互作）：（1）蛋白可能会相互作用形成的蛋白质复合体（2）一种蛋白质可能携带另一种蛋白质（3）蛋白质会与另一个蛋白质相互作用而来修改。蛋白质之间的相互作用。蛋白质之间的相互作用是蛋白质发挥调节作用的重要方式。
15. Yeast Two-Hybrid Assays（酵母双杂交分析）： 酵母双杂交系统利用杂交基因通过激活报道基因的表达探测蛋白－蛋白的相互作用。主要有二类载体: a 含DNA -binding domain的载体; b 含DNA-activating domain的载体。上述二类载体在构建融合基因时， 测试蛋白基因与结构域基因必须在阅读框内融合。融合基因在报告株中表达， 其表达产物只有定位于核内才能驱动报告基因的转录。
16. Matrix-assisted laser desorption/ionization基质辅助激光解析电离
技术 (MALDI) ： 是以激光脉冲照射在固定于平面电极上的蛋白质分子，经平行电场加速，再由质谱仪进行分析。以波长337nm的氮气激光脉冲击打固定于基质上的蛋白质分子，使得蛋白质从基质上游离并带上微弱的正电荷。此时再经由高能平行电场加速提高核质比，进入质谱仪进行分析，此方式能分析带电量低的分子，以及含有许多不同种类分子的混合物
17. 亚细胞蛋白质组学 亚细胞蛋白质组学是以亚细胞结构如亚细胞区室、特定蛋白质组分、细胞器等所包含的所有蛋白质为研究对象的一个蛋白质组学的分支学科。亚细胞结构在细胞的生 命活动中都与特定的细胞功能相联系。分离、鉴定其在不同生理状态下的蛋白质表达情况对于全面了解细胞的功能具有重要意义。由于亚细胞蛋白质组学研究的着眼 点在蛋白质组的特定成分，而非整个蛋白质组，就有效的能够有效弥补目前蛋白质组研究方法学上的不足。即一方面可以为我们提供更多生命活动的本质、细胞功能 紊乱的分子机制等信息。另一方面多种疾病相关的基因表达产物与某些特定的细胞器相关联，直接分析这些细胞器的蛋白质表达变化，能够更容易、更快速地寻找到 有诊断、治疗价值的信息。
18.同位素标记的亲和标签（ICATs）：是一种免费方法凝胶定量蛋白质组学上依赖化学标记试剂。 [1] [2]这些化学探针元素一般包括三个：一组定义能够反应标签的氨基酸侧链（例如， 碘乙酰胺修改半胱氨酸残基），一同位素编码的连接器和一个标签（例如， 生物素肽）的蛋白质/亲和隔离标记。 对于两个蛋白质组定量比较，一个样品的同位素标记光（第0）探针和与同位素重（D8的）版本等。 为了尽量减少错误，然后合并两个样本）消化蛋白酶（如胰蛋白酶，并受到素 亲和层析分离试剂标记同位素标记肽编码。 然后分析这些肽是由液相色谱质谱 （LC - MS法）。 大规模的差异标记肽对信号强度的比率量化来确定两个样本的蛋白质的相对水平。
19.离子交换层析：离子交换层析是利用离子交换剂对分离的各种离子有不同的亲和力而达到分离的目的。这种亲和力是基于各种离子所带电荷的不同，对相近的生物分子带电量有差别就可达到分离的目的。生物分子几乎都具有极性而且带电，所以离于交换层析在生化分离技术上，成为极有用的一种工具。
用离子交换剂作为支持物，或固定相，在离子交换剂上含有许多可解离的基团，这些基团可以与溶液中的离子进行交换。离子交换的原理是基于溶液中分子所带电荷不同而进行分离的一种技术。
二：简答题（6分 5题）
1、双向电泳的主要步骤和原理，缺陷与面临的挑战是什么？
主要步骤：样品制备，双向电泳，着色或印记，图像分析，切除溶解，质谱分析，生物信息学鉴定
原理：双向电泳的第一向是等电聚焦电泳，根据蛋白质的PI不同进行分离，第二向为变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，根据分子量不同进行分离，样品经过电荷和质量两次分离后，得到等电点和分子量的信息。
缺陷和挑战：
（1）对低丰度蛋白质的检测来说灵敏度不够
（2）对劳动密集性的工作/费力和费时的操作程序
（3）不同实验间蛋白质所在位置的漂移
（4）不能全面代表膜蛋白或疏水蛋白的真实情况
（5）某些蛋白质在等电聚焦缓冲液中低溶解度
（6）蛋白质间着色的差异引致定量的误差
（7）碱性蛋白检测难
（8）特大分子量的蛋白质的检测难
（9）特小分子量的蛋白质的检测难
（10）蛋白质从1D电转移到2D凝胶过程中的损失
（11）某些蛋白质带电荷的微不均一性
（12）易受污染
（13）要求在变性的条件下进行
2、质谱仪的组成及其主要技术指标。
质谱仪一般由进样装置、离子化原、质量分析器、离子检测器、数据分析系统组成。其中，离子化原用来待分析的分子转化成气态离子。在质量分析器中，不同荷质比m/z离子在一个随时间变化的电场作用下分离。离子检测器用来接受在质量分析器中分离的带有不同荷质比的离子检测m/z值以及不同m/z的离子密度。
主要技术指标包括：灵敏度，分辨率，准确度，稳定性，质量范围，动态范围。
