پروتئوميكس از سری کتب الکرتونيکی رايگانچهل و سومفصل

ir.ibp.wwwپرتال بيوانفورماتيک ايرانيان بابک باباعباسی

پروتئوميكس

از روش های مهم در مطالعات امروزه به عنوان یکي پروتئوميکس تحليلهای تجزيه واستفاده از این روش ها به چند . محسوب می شوند ملکردیبيان ژن ها و ژنوميکس ع

:دليل ضرورت دارندگاهي توالي آنها رابطه دقيقی و پروتئين ها و حتي m-RNA امروزه مشخص شده است که بين سطح

.بر قرار نيستو ها،تغييرات پس از تر جمه پروتئين اطالعات بسيار کمی را در مورد جایگاه RNA و DNA توالی های

.نيمه عمر پروتئين ها به ما می دهندهای پروتئوميكس تعداد زیادی ازپروتئين ها را می توان هم زمان استفاده از روش بادر یک ترکيب پيچيده ای مانند محتویات یک سلول ليز ) حتی هزاران پروتئين . ها صد(

.مورد بررسی قرار داد شده

نمايي از ارتباط موضوعات مطرح در پروتئوميکس

تشکيل genOME و PROTein متشکل از دو بخش کلمه های proteom اصطالحزيرا با . است ط با ژنوميكس، این گونه اصطالحات گيج کنندهالبته در ارتبا. شده است

های پروتئوم وجودي آه يك موجود دارای یک ژنوم است، می تواند ترانسكريپتوم و .باشند مختلفی داشته باشد که متعلق به بافت ها، مراحل تكويني و شرایط مختلف

از همه پروتئين هایی پردازي، تجزيه وتحليل و تهيه نقشه داده پروتئوميكس موضوعگرچه پروتئوميکس در واقع . یک سلول خاص بيان می شوند یک بافت یا است که در

پروتئينی از این روش معموال برای مقایسه پروفایل های یک روش تفکيکی است، .مختلف یا در بافت های متفاوت بيان شده اند شود که در شرایط استفاده مي :شود وتئوميکس چهار مرحله اصلی طي ميهاي پر تحليل در تجزيه و

مخلوطی از انجام روشی برای جدا سازی و تخليص مقدار کمی از پروتئين ها از بين ساير ماکرومولکول های سلولی

توالی مانند(انجام روشی برای به دست آوردن اطالعات توالي هر يك از پروتئين ها (...پتيد ونگاری جرم پ طيف پروتئين،ترکيب آمينو اسيدی،

DNA دسترسی به پایگاه های توالی های پروتئينی یا پروتئين ها و اطالعات مربوط به توالي، ساختار و عملكرد DNA برقراري ارتباط اطالعات

(2D-PAGE) الکتروفورز دو بعدی روي ژل پلي اآريآلميد اختراع شد و بتدريج ١٩٧٠ اوئل دهه این روش در. ابزار اصلی در پژوهش هاي پروتئوميکس است

.سازي شد بهينهپروتئين ها ایزوالکتریک نقاط تر بر اساسبار یا به عبارت به در بعد اول جداسازی بر اساس ویژگی های

آکریالميد ایجاد می ها در ژل پلی مخلوط آمفوليت گرادیان توسط. می گيرد صورت pH در گراد يانی از .شود

ها را جدا پروتئين مولکولی وزن گيرد که بر اساس صورت می SDS-PAGE در بعد دوم جداسازی با روش .می کند

-٢D پروتئين ها بين دو ژل کمی فراوانی مقایسهPAGE پروتئين را زئی پروتئين بهتنها زمانی ميسر است که روش مورد استفاده قابل تکرار و تغييرات ج

رنگ آميزی پروتئين ها است یکی از قدیمی ترین روش های Coomassie Blue رنگ آميزی. نشان دهدولی این روش نياز به استخراج مقدار زیادی .که امروزه نيز به طور وسيعی مورد استفاده قرار می گيرد

فورز دو بعدی در مواردی امکان پذیر نمی روش الکترو پروتئين دارد زيرا حساسيت آن کم است و دربا . حساسيت بيشتری دارد است چرا که تری روش بهتر و عمومی رنگ آميزی با نيترات نقره. باشد

روش دیگر، نشاندار .موارد این رنگ با ویژگی های پروتئين ها تداخل می دهد این حال، در بعضی ازدر شرایط . است نجام بعد اول الکتروفورز در شرایط آزمایشگاهیپروتئين ها با رادیو اکتيو قبل از ا کردن

روش پروتئين های سلول طبيعی این رنگ آميزی در مواردی سخت جواب می دهد ولی اگر بتوان با این .ست را رنگ آميزی کرد روشی بسيار حساس برای تشخيص پروتئين ها

نجي برای اسكن ژل های الکتروفورز دو بعدی با هاي تيرگي س افزار افزارها و نرم در دو دهه اخير، سختهای مربوط به اند آه با استفاده از آن ها می توان بسياری از تجزيه و تحليل دقت مناسب طراحی شده

ميزان بيان و این برنامه ها توانایی تشخيص نقاط پروتئينی و تعيين. های گرفته شده را انجام داد تصاویرهای مختلف با هم و تشکيل ضمن این که توانایی مقایسه ژل. دارا هستندجرم پروتئين مورد نظر را

.بانک های اطالعاتی در این زمينه را دارندحاوي تصاوير ژل های الکتروفورز دو بعدی است آه با اطالعات SWISS-2DPAGE پایگاه اطالعاتي

هاي به طوري آه با آليك روي لكه. اند مرتبط شده PIR و Swiss-Prot پروتئيني مانند هاي توالي پايگاه .توان به استنادات آن لكه پروتئيني دست يافت تصوير مي هر

هاي بيان شده در شرايط پروتئين الزم به تاآيد است هر تصوير ژل منعكس آننده پروفايل .خاص و در بافتي خاص استلي در بسياري از موارد دانستن تفكيك آننده قدرتمندی است، و اگرچه الکتروفورز دو بعدی خود ابزار

زيرا در بسياري از . آند ها آفايت نمي مولكولي براي شناسايي دقيق پروتئين نقطه ايزوالكتريك و وزنبا . باشند نقطه ايزوالكتريك و وزن مولكولي مشابه داشته يا چند پروتئين متفاوت ممكن است موارد دو

هاي ديگر نيز آنها به روش های منفرد و تعيين خصوصيات این حال، از این روش برای جداسازی پروتئين. شود یابی مي از انتهای آمينی پروتئين مورد نظر توالی (Edman) ادمن در روش. استفاده می شود

.مورد نظر شناسایی شود سپس با استفاده از جستحوی توالی این ناحيه در پایگاه داده ها پروتئينرا از روی ژل جدا کرد و با استفاده از هضم آنزیم قطعات ين مورد نظردر روشی دیگر می توان پروتئ. این روش از روش قبلی اطالعات بيشتری را به ما می دهد. یابی کرد پپتيدی را به روش ادمن توالی

درصد۵٠که برای انجام این روش مقدار زیادی پروتئين نياز است بعالوه در بيشتر از ولی باید توجه کرد .کرد ين ها انتهای آمينی بلوک شده است و نمی توان آن ها را توالی یابیپروتئ

MS (Mass سنجي جرمي يا روش طيفSpecterometry) دیگر از روش های قوی و حساس در تعيين خصوصيات پروتئين هایی است که یکی

پپتيدی در این روش پروتئين ها بر اساس نقشه. الکتروفورز دو بعدی جدا می شوند توسط روش MALDI matrix assisted laser adsorbtion/ionization اسپکترومتري شناسایی می شوند که توسط

که پروتئين مورد نظر از ژل جدا شده و تحت هضم آنزیمی یا شيميایی به این صورت. شود انجام می سپس جرم پپتيدها توسط اسپکترومتر جرمي تعيين می . پپتيدهایی تبدیل شود قرار می گيرد تا به

ر جرمي روش پپتيد های که ایجاد شده اند باردار می شوند، سپس در مسير اسپکترومت در این. گرددهايي پيك ها قرار می گيرند و بر اساس جرم از هم جدا می شوند طيف آن به صورت ماآرومولكول براي

.(شكل روبرو(شود ثبت مي

هاي هاي موجود در پايگاه هاي پروتئين الگوي برشي توالي افزارها از سوي ديگر، با استفاده ار نرم) مانند سيانيد برومايد(اهي پروتئاز يا مواد شيميايي خاص يمتاثير آنز هاي اوليه پروتئيني تحت داده آار توليد پايگاه اطالعاتي جديدي ست آه در آن جداولي از جرم نتيجه اين . شود مي بيني پيش

MassCot و PeptIdent هاي اطالعاتي پايگاه. مولكولي پلي پپتيدهاي حاصل از هضم ذخيره شده است .اطالعاتي استهاي از جمله چنين پايگاه

پس از تعيين جرم پپتيدها در آزمايشگاه و در اختياربرای پپتيدهای بزارهاي جستجو براي مقایسه الگوی جرمی به دست آمدههاي مزبور، از ا داشتن پايگاه

هر قدر اندازه . استفاده می شود ها یک پروتئين با الگو هایی که به صورت تئوری و فرضي در پایگاه داده پپتيد هایی که در پایگاه داده با پپتيد مورد نظر گيری جرم پپتيد ها با دقت بيشتری صورت گيرد، تعداد

در . ارتباط دقيق تری با اطالعات بانک مورد نظر بر قرار می شود جفت می شوند، بيشتر خواهد بود و .اطمينان بيشتری پروتئين مورد نظر خود را شناسایی کنيم توانيم با نهایت می

MALDI دستگاه روباتيک نمونه-۵شکل پروتئوميکس هاي دسترسي به داده

. شد بنيان١٩٩٣در سال (Swiss-2DPAGE database) سوئيس های ژل الکتروفورز دو بعدی پایگاه داده

شده این پایگاه در نسخه جدید منتشر. شود ئيس اداره میاین پایگاه توسط مرکز بيوانفورماتيک سوبوده ... ساکارومایسيس سرویزیه و انسان و موش و همچنين از هاي مرجع از نمونه های شامل نقشه

.شود و به طور مستمر به روز مي ،مقایسه ژل ها می شود که عبارتند از چندین روش انجام شناسایی پروتئين ها دراین پایگاه توسط

که با تجزيه و تحليل ترکيب آمينواسيدی، انگشت نگاری پپتيدی ،ایمنوبالتينگ ،ميکروسکونسينگتوان ترکيبی از این روش ها را نيز برای شناسایی می .استفاده از اسپکترومتری جرمی صورت می گيرد

.استفاده کرد نقشه های : پروتئين های شناسایی شده شامل این پایگاه شامل توضيحاتی درباره هسته اصلیایزوالکتریک، نقطه)داده های آزمایشگاهی مربوطه و پاتولوژیکی و اطالعات فيزیولوژیکی ،توليد شده

منابع مرتبط با و اطالعات مربوط به مقاالت و همچنين) جرم پپتيدی، وزن مولکولی، ترکيب آمينو اسيدی .این پایگاه پيوندهای مرتبط با پایگاه های دیگر نيز وجود دارد در. پروتئين های شناسایی شده است

.پایگاه روی ایکون فوق کليک کنيد برای استفاده از این

SWISS-2DPAGE ساختار داده های ورودی پایگاه SWISS-PROT های ورودی مشابهت زیادی با قالب داده SWISS-2DPAGE ساختار داده های ورودی

.را متفاوت ساخته است د اطالعات زير آن و فقط وجو دارد .اند می دهد که در آنها پروتئين مورد نظر شناسايي شده فهرست نقشه های مرجع را نشان

.دسترس را برای پروتئين مورد نظر ما نشان می دهد در ٢D-PAGEفهرست تصاویر آمينو اسيدی، جرم لکه ها، ترکيب نقشه برداری، همبستگی اطالعات مختلفی مانند روش های

.جرمی، ميزان بيان پروتئين و تغييرات پس از ترجمه است پپتيدی حاصل از اسپکترومتری

هر پروتئين ورودی، جایگاه پروتئين انتخاب شده روي نقشه در اين پايگاه داده های تصویری مرتبط بادر مورد پروتئين مورد MW و pI ضمن این که اطالعات تئوری. نشان می دهد را) ژل دو بعدی(انتخابی . توالی مربوطه استخراج شده است ازطریق تجزيه و تحليل های رایانه ای از نظر نيز

SWISS-2DPAGE جستجو در پایگاه. است ExPASy استفاده از سایت SWISS-2DPAGE اطالعات آسان تری روش برای دسترسی به پایگاه

:می توان از ورودی های متفاوتی استفاده کرد SWISS-2DPAGE برای ذسترسی به داده های پروتئين نام

(Accession number) شماره دسترسي در مورد نویسنده یا مقاله براساس توضيحات

یک لکه کردن روی کليک سریال لکه مورد نظر داشتن شماره

Error!

. ورودی خود را وارد کردیم و کليد جستجو را فشار دادیم داده پس از این که با یکی از روش های مربوط

ردن روی هر کدام با کليک ک. حاوی نقشه های موجود برای ورودی ما است صفحه ای باز می شود که . تر مشاهده کنيم توانيم اطالعات را به صورت جزئی از این تصاویر می

عالمت رنگی و کليک تصویر بزرگتر شد، مشاهده خواهيد کرد این تصویر دارای نقاط قابل بعد از این که

)دار مورد نظر در صفحه ای لکه اگر روی هر کدام از این ها کليک کنيد، اطالعات مربوط به. است (ي به مورد پروتئين مورد نظر و پيوندهاي اين صفحه شامل اطالعات مختلف در. مانند زیر ظاهر می شود

همان طور آه مشاهده . پروتئين مورد نظر هستند ساير پايگاه هايي آه داراي اطالعات مرتبط با .شده در اختيار شما قرار مي گيرد فرماييد اطالعات به صورت دسته بندي مي

Error!

ههای پروتئوميکس زير نيز استفاده کنيدبرای برسی بيشتر بايد از پايگا

PeptIdent پايگاه

Mascot پپتيدي هاي هاي جرم پايگاه داده

FindMod پپتيدي هاي هاي جرم پايگاه داده

PeptIdentجستجو در لينک ذکر شده در متن درس درست عمل نميکرد و هيچ حاصلی در بر نداشت و

همواره پيغام خطا از طریق نرم افزار داده ميشدhttp://www.unb.br/cbsp/paginiciais/pepident.htm

برای این منظور و استفاده از این نرم افزار از لينک زیر استفاده کردم

aldente/tools/org.expasy.www://http

نتيجه جستجو در این پایگاه را در زیر ميبينيد

مورد نظر به احتمال زیاد همان بر اساس جدول باال ميتوان پيش بينی کرد که پروتئين پروتئينی است که دارای بيشترین قطعه مشابه است

برای مثال بر روی پروتئين اول کليک ميکنيم تا نتيجه را مشاهده کنيم

Masscotجستجو در http://www.matrixscience.com/search_form_select.html

نيدنتيجه جستجو در این نرم افزار را در زیر ميبي هست فقط در این نرم افزار دادههای بيشتری بر PeptIdentاین سایت نيز همانند

اساس مشابهت معرفی ميشود

با کليک بر روی شماره دست رسی اطالعات بيشتری را در مورد پپتيد ميتوان دید که در زیر مشاهده ميکنيد

يار مشابه توالی ورودی توسط همانطور که مشاهده ميشود پپتيد به دست آمده بس من است و نام پروتئين صحيح به دست آمد

FindMod جستجو در http://www.expasy.org/tools/findmod/

این پایگاه حاوی اطالعات بسياری از اصطالحات پس از ترجمه استاین نرم افزار امکان برسی تفاوت بين جرم پپتيدها بر اساس دادههای تجربی و

سبات تئوری را ميدهدمحا

اطالعات مربوط به شرایط پپتيدهای هضم شده را این گونه تغيير دادم که در شکل زیر ميبينيد

که یک نمونه جستجو را در زیر ميبينيد چندین جدول به دست می آید که به شرح زیر ميباشند

پپتيدهای یافت شده و اطالعات آنها : جدوا اول

ت نشده و جرم های آنها جدول پپتيدهای یاف

و ادامه جدول به صورت زیر ميباشد

با کليک بر روی هر کدام ا ز پپتيدال مود ها جداول زیر به دست می آیند

Swiss-2DPAGE database) های ژل الکتروفورز دو بعدی سوئيس پایگاه داده

http://www.expasy.ch/ch2d/

در هتيه اين کتاب الکرتونيک استفاده یمنابع زيادشده است که در خبش معرفی کتب پرتال بيوانفورماتيک

www.ibp.irايرانيان ميتوانيد مطالعه کنيدمنبع اصلی اين مطلب کارگاه بيوانفورماتيک به

مديريت دکرت ملبوبی ميباشد*****************************************

********************* دوست ارمجند اين مطلب آموزشی به منظور آشنايی هر چه بيشرت ايرانيان با علم بيوانفورماتيک هتيه شده است خواهشمند است از هر گونه سو استفاده از اين

مطالب بپرهيزيد زيرا که اين مطالب حتت محايت قانون کپی رايت ميباشند

نيکی اين مطالب به اين دليل به صورت کتاهبای الکرتو

هتيه شده اند تا به صورت رايگانو در هر زمان ، در هرجا ،هرکس

بتواند به اين مطالب دست رسی داشته باشد پس اگر چنانچه متايل به استفاده از اين مطالب در سايت

يا وبالگ خود را داريد اين کار با ذکر منبع .بالمانع ميباشد

طالب هيچ شخص حقيقی يا حقوقی حق ندارد تا از م

کتب الکرتونيکی اين پرتال به منظور چاپ و نشر کتاب استفاده کند چاپ و نشر کتاب کاری مقدس

ميباشد ولی فروش علم جزء ناشايسته ترين کارهاست که متاسفانه برخی با استفاده از نا آشنايی مردم با منبع سرشار اينرتنت دست به چاپ کتب ميزنند و

به فروش ميرسانند آن را به قيمت بسيار بااليیحرف من اين است اگر عاشق علم هستيد دانش خود را به صورت رايگان در اختيار مهگان قرار دهيد و هبرتين

.راه آن توسط اينرتنت ميباشدبه اميد روزی که هيچ کتابی چاپ نشود و متام مطالب به صورت رايگان در اينرتنت قابل دست رسی باشند تا

ستفاده از منابع علمی نامی از غنی حد اقل در خبش ا .و فقير برده نشود

********************* *****************************************

ir.ibp.wwwپرتال بيوانفورماتيک ايرانيان مباحث و سواالت ختصصی خود را در اجنمنهای گفتمان علوم زيستی

WWW.IBPEL.COM کنيد مطرح MAIL:babakbabaabasi@gmail.com بابک باباعباسی