Technical aspects of functional proteomics in plants

ABSTRACT

Since the completion of genome sequences of several organisms, attention has been focused to determine the function and functional network of proteins by proteome analysis. This analysis is achieved by separation and identification of proteins, determination of their function and functional network, and construction of an appropriate database. Many improvements in separation and identification of proteins, such as two- dimensional electrophoresis, nano-liquid chromatography and mass spectrometry, have rapidly been achieved. Some new techniques which include top-down mass spectrometry and tandem affinity purification have emerged. These techniques have provided the possibility of high-throughput analysis of function and  functional etwork of proteins in plants. However, to cope with the huge information emerging from proteome analyses, more sophisticated techniques and software are essential. The development and adaptation of such techniques will ease analyses of protein profiling, identification of post-translational modifications and protein–protein interaction, which are vital for elucidation of the protein functions .

INTRODUCTION

Sequence analysis of genomic DNA, which started in 1990s on a full scale, developed rapidly during the last decade. The entire sequence of genomic DNA is now available for many organisms including higher plants ,animals and human. Based on this analysis, the number of genes in the genomes have been estimated. For example, about 32,000 genes encoding proteins are considered to be present in the human genome, suggesting that the human proteome consists of at least 32,000 proteins. Functions of only 50% of the proteins have been assigned by retrieval of the available databases. Similar situations can also be found in other organisms, suggesting a prime need to determine the functions of the unknown proteins and their functional network by proteome analysis .Recently, large interest has been focused into transcriptome analysis, which is the comprehensive analysis at the transcriptional level of genes. Although gene expression can be analyzed at the transcriptional level, protein expression cannot always be analyzed from gene expression because of relatively low correlation (correlation coefficient about 0.5) in quantity between mRNA and protein (Anderson and Seilhamer, 1997). In addition, the DNA sequence and the expression of mRNA do not provide any information of protein post-translational modification, structure and protein–protein interaction. Almost all proteins are post-translationally modified, and then form specific structure and function through protein–protein (ligand) interaction. Therefore, it is important to analyze the protein itself.

چکیده

از زمان تکمیل توالی ژنوم چند ارگانیسم، توجه به هدف تعیین عملکرد و شبکه عملکردی پروتئین ها با استفاده از تحلیل پروتئوم متمرکز شده است. این تجزیه و تحلیل با جداسازی و شناسایی پروتئین، تعیین عملکرد و شبکه عملکردی و ساخت پایگاه داده مناسب به دست می آید. بسیاری از پیشرفت ها در جداسازی و شناسایی پروتئین ها، از قبیل الکتروفورز دو بعدی، کروماتوگرافی نانو مایع و طیف سنجی جرمی، به سرعت حاصل شده است. بعضی از تکنیک های جدید که شامل طیف سنجی جرمی از بالا به پایین و خنثی سازی تندیم هستند، ظهور کرده اند. این تکنیک ها امکان تجزیه و تحلیل عملکرد بالا و کارایی پروتئین در گیاهان را فراهم کرده است. با این حال، برای مقابله با اطلاعات عظیم ناشی از تجزیه پروتئوم، تکنیک های پیچیده تر و نرم افزاری ضروری است. توسعه و سازگاری چنین تکنیک ها، تجزیه و تحلیل پروفایل پروتئین، شناسایی تغییرات پس از ترجمه و متابولیسم پروتئین و پروتئین، که برای تشخیص عملکرد پروتئین حیاتی هستند، را آسان می کند.

مقدمه

تجزیه و تحلیل توالی ژنوم DNA، که در دهه 1990 در مقیاس کامل آغاز شد، در دهه گذشته به سرعت در حال توسعه بود. تمام ژن های ژنوم DNA در حال حاضر برای بسیاری از ارگانیسم ها شامل گیاهان، حیوانات و انسان ها در دسترس است. بر اساس این تحلیل، تعداد ژن ها در ژنوم تخمین زده شده است. به عنوان مثال، حدود 32000 ژن کدگذاری پروتئین در ژنوم انسان حضور دارند، که نشان می دهد پروتئم انسان حداقل از 32000 پروتئین تشکیل شده است. توابع تنها 50٪ از پروتئین توسط بازیابی پایگاه های داده اختصاص داده شده است. شرایط مشابه نیز در سایر ارگانیزم ها وجود دارد، که نشان می دهد نیاز اولیه برای تعیین عملکرد پروتئین های ناشناخته و شبکه های کاربردی آن ها با استفاده از تجزیه پروتئوم است. اخیرا، توجه زیادی به تجزیه و تحلیل ترانسکتروموم متمرکز شده است که تحلیل جامع در سطح رونویسی از ژن ها اگر چه بیان ژن را می توان در سطح رونویسی تجزیه و تحلیل کرد، بیان پروتئین همیشه نمی تواند از بیان ژن به دلیل همبستگی نسبتا کم (ضریب همبستگی حدود 0.5) در مقدار بین mRNA و پروتئین (Anson and Seilhamer، 1997) تجزیه و تحلیل شود. علاوه بر این، توالی DNA و بیان mRNA هیچ اطلاعاتی از تغییر پروتئین پس از ترجمه، ساختار و پروتئین-پروتئین تعامل ارائه نمی کنند. تقریبا تمام پروتئین ها پس از ترجمه تغییر می کنند و سپس ساختار و عملکرد خاصی را از طریق متابولیسم پروتئین (پروتئین) (لیگاند) تشکیل می دهند. بنابراین مهم است که پروتئین خود را تجزیه و تحلیل کنید.

Year: 2004

Publisher : ELSEVIER

By : Hisashi Hirano , Nazrul Islam , Hiroshi Kawasaki

File Information: English Language/ 12 Page / size: 287 KB

Download

سال : 1383

ناشر : ELSEVIER

کاری از : هیشیسی هیرانو، اسلام نصرالله، هیروشی کاوازاکی

اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 12 صفحه / حجم : KB 287

لینک دانلود