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果蝇组织特异性的定量蛋白质组学研究

作　者: 邢晓华
导　师: 杨晓明
学　校: 北京工业大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 果蝇高覆盖蛋白质组无标定量 iTRAQ 串联质谱
分类号: Q51
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

黑腹果蝇是生命科学领域常用的经典模式生物，特别是在遗传与发育生物学方面的研究已非常深入。长期的系统研究也使果蝇的基因组成为至今注释最好的基因组之一，加之数以千计的果蝇疾病模型，为探索生命的奥秘和阐述疾病的机制奠定了坚实的基础。但由于技术的限制，至今为止果蝇蛋白质组学研究，特别是大规模蛋白质组学研究的报道尚不多见。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳与液相色谱串联质谱相结合的方法（GeLC-MS/MS）测定果蝇成虫的蛋白质组具有重要意义。为了降低样品复杂性和提高蛋白鉴定率，在样品多样性和技术路线多样性方面进行了改进和创新，通过选用普通SDS-PAGE和对小分子量蛋白质有分离优势的Tricine SDS-PAGE两种凝胶对果蝇的躯干和头部的蛋白质组分别进行了检测。通过严格的质控标准，最终共鉴定得到5,617个蛋白，对应到5,262个基因，占目前报道果蝇基因总数的38.23%。在实验过程中我们发现，编码果蝇头部的蛋白，其分子量分布都较为均一，与其他物种表现一致，而编码果蝇躯干的大部分蛋白质，其分子量则较小，基本分布在分子量小于60kD的范围内，这一现象目前在果蝇或其他物种的蛋白质组研究中还鲜有报道。基于这种特殊的蛋白质分子量分布现象，我们通过无标定量的方法对躯干和头部对应蛋白质的分子量进行了定量比较，并以定性和定量结果重构了电子胶图。从拟合的结果看，果蝇躯干的蛋白在小分子量部分较为集中，而头部蛋白的分子量大小分布则较为均匀，与实验结果一致。并且通过GO分析和Pathway富集的分析，发现躯干中表达上调的蛋白主要与消化系统、细胞代谢、能量代谢等基本生理功能相关，而头部中表达上调的蛋白主要与神经系统的功能相关，这与果蝇的躯干部行使基本功能，而头部进行高级活动的本质相一致。之后采用iTRAQ的定量比较蛋白质组学技术对果蝇躯干和头部的蛋白质组表达差异进行了进一步的分析，在保证定量结果准确性的基础上，找到了大量的差异蛋白，并获得与无标定量一致的结论。这为比较果蝇蛋白质组组织特异性这一多细胞生物普遍存在的科学问题提供了有效的数据，并且提供了目前为止国际上最大的果蝇成虫的蛋白质组数据集。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-17
  1.1 果蝇  9-10
  1.2 果蝇模式生物的研究意义  10-11
    1.2.1 果蝇在遗传学上的重要地位  10
    1.2.2 果蝇基因组学的研究进展  10-11
    1.2.3 果蝇蛋白质组学研究的必要性  11
  1.3 果蝇蛋白质组学的研究内容和研究现状  11-16
    1.3.1 果蝇蛋白质组表达谱的研究进展和现状  12-14
    1.3.2 果蝇比较蛋白质组学的的研究进展和现状  14-16
  1.4 本文研究内容  16-17
第2章果蝇成虫蛋白质组表达谱的研究  17-45
  2.1 引言  17-19
  2.2 材料与方法  19-27
    2.2.1 试剂和仪器  19-22
    2.2.2 实验方法  22-27
  2.3 实验结果  27-42
    2.3.1 蛋白样品定量结果及分析  27-28
    2.3.2 蛋白样品 SDS-PAGE 分离效果分析  28-29
    2.3.3 质谱鉴定结果及分析  29-35
    2.3.4 无标定量分析  35-37
    2.3.5 鉴定蛋白质的功能分析  37-42
  2.4 讨论  42-43
  2.5 本章小结  43-45
第3章果蝇成虫组织特异性表达谱的定量蛋白质组学研究  45-61
  3.1 引言  45-46
  3.2 材料与方法  46-51
    3.2.1 试剂与仪器  46-48
    3.2.2 实验方法  48-51
  3.3 实验结果  51-59
    3.3.1 蛋白样品定量结果及分析  51
    3.3.2 蛋白样品 SDS-PAGE 分离效果分析  51-52
    3.3.3 质谱谱图预处理结果分析  52-53
    3.3.4 质谱数据的定量及质控  53-57
    3.3.5 iTRAQ 定量结果的组织特异性分析  57
    3.3.6 iTRAQ 与 label-free 定量方法的一致性分析  57-59
  3.4 讨论  59-60
  3.5 本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-67
附录 A 缩略词表  67-68
附录 B 果蝇成虫蛋白质组鉴定结果基因列表  68-69
附录 C 果蝇成虫蛋白质组定量结果基因列表  69-71
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  71-73
致谢  73

果蝇组织特异性的定量蛋白质组学研究

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