蛋白質體學

蛋白質體（proteome）和蛋白質體學（proteomics）是在 90 年代初 期，由Marc Wikins 和學者們首先提出，蛋白質體學包括二維電泳以及 蛋白質鑑定兩個部分，可有效分析特定組織或細胞所表現的蛋白質，而 成為基因組與蛋白質組表現斷層的橋樑，目前二維電泳技術已經廣泛應 用於動物、植物及醫藥研究上的發展，為現今研究生物體功能性蛋白質 之重要研究方法之一。

其應用範圍可分為下列幾項：

1. 表現性蛋白質體學(expression proteomics)：表現性蛋白質體學在 定性分析(qualitative analysis)方面的主要研究目的包括分析某生 物樣品所含有之蛋白質身分鑑定及轉譯後修飾分析

(post-translational modifications)。

2. 功能性蛋白質體學(functional proteomics) ：主要分析某蛋白質其 在整體生理反應中所扮演的生化功能角色。

3. 生產性蛋白質體學(productive proteomics)：生產性蛋白質體學是 以如何有效發展高效能蛋白質表現與純化技術進行研究。

4. 結構性蛋白質體學(structural proteomics)

5. 細胞位圖蛋白質體學(cell-map proteomics)：細胞位圖蛋白質體學

的研究重點就是針對蛋白質生合成後被輸送到哪個位置、分佈 (localization)在哪個次細胞內或間隔。

6. 生物資訊蛋白質體學(bioinformatic proteomics)：解譯 3 萬至 4 萬 個基因與其蛋白質產物的互動關係上，基因體學與蛋白質體學的 高速分析會製造出龐大的實驗數據資料庫，包括基因序列資料 庫、蛋白質體序列資料庫、蛋白質交互作用網路資料庫、蛋白質 結構資料庫等。

1.5.1 二維電泳的原理

二維電泳即 2D SDS-PAGE，其原理是利用蛋白分子量與等電點的 不同進行分離，同時利用等電點電泳(isoelectric focusing，簡稱 IEF)以及

聚丙烯膠體電泳(polyacrylamide gel electrophoresis)兩種方法，此種雙向 電泳是利用樣品中不同成分pI 差異，進行 IEF-PAGE 第一向分離，然後 縱向切割再以垂直於第一向的方向進行第二向SDS-PAGE，從而使不同 分子量的蛋白質進一步分離，其中等電點沉澱法是在具有pH 梯度環境 中進行的電泳。將蛋白質置於不同pH 梯度的膠體進行電泳，它會朝著 與自身所帶電性相反的電極方向移動，直到抵達與等電點（pI）相同的 pH 值處才停止。待二維電泳完成後，可以將蛋白質保存於膠體中，直 到下一個分析步驟。

1.5.2 質譜儀的原理

樣品送入質譜儀之前，要先用酵素將大分子的蛋白質切成小片段，

這樣有利於儀器作出正確的判斷，因為由6 到 20 個氨基酸所組成的 peptides 對於質譜儀和 database 的解讀最為有利。質譜儀(mass

spectrometry, MS)是以熱電子撞擊氣體分子，使產生碎片及離子，再經 磁場分離，依據質荷比之測量，來決定分子質量的技術。而質量是分子 的一種特質，因此可以用於分子的鑑定或確認。質譜儀主要包括三個部 分：離子源、質量分析器、以及離子偵測器。離子源將分析物氣化及離 子化，導入質量分析器，在這裡各種離子會依m/z 值作分離，經離子偵 測器將離子數多寡轉成電子訊號的強弱。質譜儀在離子源上的技術主要

有兩種：。一是電噴灑離子化技術（electrospray ionization 或簡稱 ESI）， 另一是基質輔助雷射脫附離子化（matrix-assisted laser desorption /

ionization 或簡稱 MALDI），而基質輔助雷射脫附離子化的離子源，則 常與飛行時間（time-of-flight 或簡稱 TOF）質量分析器串接，在使用上

較為簡單、靈敏而效率高。質譜儀目前主要用於研究蛋白質的初級結構

（primary structure）問題，如蛋白質身份鑑定（protein identification）與 後轉譯修飾（post-translational modification）等。此外，也被應用於其他 的蛋白質結構問題，如複合體形成、蛋白質折疊（protein folding）等。