Bài giảng Các kỹ thuật nghiên cứu và phân tích Protein

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.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Các kỹ thuật nghiên cứu và phân tích ProteinCác kỹ thuật Trong nghiên cứu & phân tích Protein Tổng Quan về ProteomicsTrong bài này proteome được xác định là các thành phầnprotein bổ sung chuyên biệt về mặt thời gian và tế bào của mộthệ gen (genome).Nó bao gồm tòan bộ các protein được biểu hiện trong tế bàotheo thời gian bao gồm cả khía cạnh hình thái và các thay đổisau quá trình dịch mã từ mRNA.Bộ gene của một sinh vật thường ổn định theo thời gian vàthường đại diện cho tất cả các tế bào trong SV vật đó vàthường khá ổn định trong lòai. Ngược lại, hệ Protein của mộtsinh vật thường có sự thay đổi khá lớn theo thời gian và đápứng rất nhanh với các nhân tố từ bên ngòai và đặc biệt là rấtkhác nhau giữa các nhóm tế bào. Tổng Quan về ProteomicsProteomics là quá trình nghiên cứu tòan bộ các protein hay các hệprotein có từ một mô hay một dòng tế bào nào đó.Ngày nay người ta phân chia proteomics thành classicalproteomics và functional proteomics.Classical proteomics tập trung nghiên cứu tòan bộ protein hòanchỉnh 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 vớitòan hệ protein (networks)?3) Protein đặc biệt đó như thế nào (structure)? Tổng Quan về ProteomicsThuật ngữ Proteomics bao gồm một khỏang rất rộng các nguyên lý mà mụcđích 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 trúckhông gian 3 chiều của protein và cấu trúc không gian ba chiều với chứcnăng của protein, phát triển các phương pháp phân tách protein và các kỹthuật 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 pháttriển dược liệu thông qua việc xác định các chức năng của hàng ngàn proteinchưa 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 cácchương 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 hệproteome người.Genomics đã cung cấp cho cũng ta một lượng thông tin rất lớnnhưng hầu hết đều để lại cho chúng ta khá nhiều điều chưa giảithích 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 đápcác câu hỏi đó thông qua việc nghiên cứu một cách có hệ thốngcác 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) ProteomicsNghiên cứu tòan bộ protein đựơc biểu hiện bởi genomes Systematic, parallel protein analysisCommercial Relevance of Proteomics “The Proteome” ~750,000 Proteins Diagnostics Markers disease relevant proteins Therapeutics Targets + 8-10K proteins Drugs One Genome Different ProteomesLife is based on proteinsand their interactionsProteomics – 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 quan2. 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 proteinCác yếu tố chủ yếu đưa đến việc nghiên cứu Protein1. Nghiên cứu (gần) hòan tất bộ gen2. Công cụ mới trong nghiên cứu khối phổ3. Sinh tin học – Phần mềm, phần cứng4. Các cải tiến trong kỹ thuật tách chiết protein5. Tự động hóa6. Các tiến bộ trong kỹ thuật Ab array Các phương pháp nghiên cứu ProteomicsKỹ thuật điện di hai chiều (2DE) là một kỹ thuật tối ưu nhất trong sốcác kỹ thuật truyền thống cho phép phân tách hàng ngàn proteintrong cùng một gel.Kỹ thuật xác định protein bằng khối phổ (mass spectrometry) đã trởnên là một kỹ thuật tiến bộ trong phân tích protein và là một công cụchính yếu trong nghiên cứu Proteomics.Protein microarrays cho phép nghiên cứu theo thời điểm mộtlượng lớn các protein theo các tương tác phân tử. Nhiều thínghiệm microarray thường được thực hiện cùng với khối phổ.Các phương pháp khác:X-ray crystallography, NMR, Edman degradation, etc. 2D-electrophoresisProteins được phân tách ở phương pháp này theo điểm đẳng điện và trọnglượng 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 đãđược 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 nhuộmthông thường như Coomassie hay nhuộm bạc.2D-electrophoresisCác công cụ và kỹ thuật trong ...