【摘要】：蛋白質(zhì)翻譯后修飾是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物學(xué)功能的關(guān)鍵步驟之一,幾乎參與了細(xì)胞內(nèi)所有的生命活動(dòng)過(guò)程,并發(fā)揮著十分重要的調(diào)控作用。例如,磷酸化幾乎涉及所有的生理及病理過(guò)程,如細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、腫瘤發(fā)生、細(xì)胞的增殖、發(fā)育和分化；糖基化對(duì)蛋白的穩(wěn)定性和可溶性起重要作用,同時(shí)影響細(xì)胞之間相互作用；泛素化對(duì)于細(xì)胞分化與凋亡、DNA修復(fù)和蛋白質(zhì)降解等生理過(guò)程起重要作用。近年來(lái),基于串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的蛋白質(zhì)組學(xué)逐漸發(fā)展成熟,翻譯后修飾的研究也大規(guī)模的展開。為了促進(jìn)翻譯后修飾的研究,前期工作開發(fā)了一個(gè)翻譯后修飾在線數(shù)據(jù)分析平臺(tái)SysPTM,重點(diǎn)收集了翻譯后修飾質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并提供了四個(gè)在線數(shù)據(jù)分析工具：序列比對(duì)工具PTMBlast、通路分析工具PTMPathway、位點(diǎn)聚類分析工具PTMCluster和保守性分析工具PTMPhylog。SysPTM自2009年發(fā)表以來(lái)已得到了研究人員的廣泛應(yīng)用。 然而,隨著翻譯后修飾研究的不斷深入,前期開發(fā)的SysPTM在數(shù)據(jù)資源和分析性能上都存在很大的局限性。因此,本論文構(gòu)建了升級(jí)版的翻譯后修飾數(shù)據(jù)庫(kù)SysPTM2.0(http://lifecenter.sgst.cn/SysPTM/)。目前,SysPTM2.0包含53,235條蛋白質(zhì)的471,109個(gè)修飾位點(diǎn),一共涉及的修飾類型超過(guò)100種,覆蓋了2,031個(gè)物種,含有的數(shù)據(jù)量是第一版的兩倍多。SysPTM2.0的數(shù)據(jù)分析模塊不僅對(duì)原有的四個(gè)分析工具的功能進(jìn)行了增強(qiáng),同時(shí)開發(fā)了全新的功能富集分析工具PTMGO,用于修飾蛋白生物學(xué)功能的分析。此外,SysPTM2.0構(gòu)建了一個(gè)用于組蛋白翻譯后修飾瀏覽與分析的專題模塊SysPTM-H,并收集了組蛋白修飾酶的在癌癥細(xì)胞系的表達(dá)數(shù)據(jù)。SysPTM2.0的改進(jìn)工作還包括：統(tǒng)一的蛋白標(biāo)識(shí)符,全新的動(dòng)態(tài)用戶訪問(wèn)界面,全新的數(shù)據(jù)瀏覽工具以及更深層次的蛋白質(zhì)基因組注釋信息等�，F(xiàn)在,SysPTM2.0不僅為深入分析蛋白質(zhì)翻譯后修飾提供了豐富的數(shù)據(jù)資源基礎(chǔ),同時(shí)為進(jìn)一步解析高通量蛋白質(zhì)翻譯后修飾數(shù)據(jù)提供了有力的分析工具。 本論文后續(xù)研究對(duì)SysPTM2.0包含的數(shù)據(jù)集進(jìn)行了大規(guī)模水平的分析。通過(guò)對(duì)修飾位點(diǎn)和修飾類型的統(tǒng)計(jì)分析揭示了修飾在蛋白質(zhì)序列不同區(qū)域的分布規(guī)律,同時(shí)揭示了不同修飾之間復(fù)雜的交互調(diào)控機(jī)制,如乙�；�、泛素化、磷酸化和糖基化修飾在信號(hào)通路和生物學(xué)功能富集中都高度相似。此外,結(jié)合數(shù)據(jù)分析模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入挖掘,如利用PTMCluster發(fā)現(xiàn)修飾位點(diǎn)聚類的中心可作為特征值幫助研究距離相近的修飾位點(diǎn)的潛在交互作用機(jī)制。本論文結(jié)合蛋白質(zhì)的各級(jí)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)翻譯后修飾位點(diǎn)具有不同的序列模體,對(duì)蛋白質(zhì)二級(jí)結(jié)構(gòu)有不同的偏好性,并傾向位于蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)的表面。這些結(jié)論對(duì)理解復(fù)雜生命活動(dòng)中的翻譯后修飾機(jī)制有重大的意義。
【圖文】：

在生命科學(xué)領(lǐng)域，質(zhì)譜技術(shù)常常被用于精確鑒定蛋白質(zhì)、糖類和核苷酸等生物大分子。質(zhì)譜儀一般由以下五個(gè)部分組成（圖1-1):進(jìn)樣系統(tǒng)，離子源，質(zhì)量分析器，檢測(cè)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[24]。樣本首先通過(guò)氣體擴(kuò)散進(jìn)樣，直接探針進(jìn)樣或者色譜進(jìn)樣等三種方式進(jìn)入離子化器，在離子源的作用下樣本分子進(jìn)一步被電離成帶電的離子。這一過(guò)程中常用的離子源有電子轟擊電離源、化學(xué)電離源、場(chǎng)致電離源、場(chǎng)解析電離源、快原子轟擊電離源、激光解析電離源和電噴霧電離源等。隨后，帶電離子進(jìn)入質(zhì)量分析器（常用的質(zhì)量分析器有單聚焦質(zhì)量分析器，雙聚焦質(zhì)量分析器，四級(jí)桿質(zhì)量分析器，離子講質(zhì)量分析器和飛行時(shí)間質(zhì)量分析器等）。在質(zhì)量分析器中，帶電離子根據(jù)質(zhì)荷比的不同進(jìn)行分離，隨后分別聚焦到檢測(cè)器中進(jìn)行檢測(cè)

226.0776基于質(zhì)譜技術(shù)的翻譯后修飾蛋白質(zhì)組學(xué)研究策略的具體流程如圖1-2所示：蛋白質(zhì)混合物通常先通過(guò)蛋白水解酶，如胰蛋白酶，，進(jìn)行酶解形成肽段，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂锰禺愋缘母患呗赃M(jìn)行修飾肽段的富集，富集后的修飾肽段通過(guò)液相色譜(通常是反相色譜法）分離后進(jìn)入一級(jí)質(zhì)譜MS掃描，得到肽段的一級(jí)質(zhì)譜圖，解析一級(jí)譜圖可以得到蛋白質(zhì)多肽的分子量和PTM蛋白質(zhì)的氨基酸序列，然而為了識(shí)別蛋白質(zhì)氨基酸序列上的PTM位點(diǎn)信息，常用的方法是將所得到的肽段再次進(jìn)行裂解形成碎片離子后進(jìn)入串聯(lián)二級(jí)質(zhì)譜（tandem mass spectrometry, MS/MS)檢測(cè)，獲-
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R3411

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2627070