如何鉴定未知蛋白（如何鉴定未知蛋白质含量）

大家好，今天小编来为大家解答如何鉴定未知蛋白这个问题，如何鉴定未知蛋白质含量很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

如何分析一个不确定的蛋白质或DNA片段

这是一个很大的问题。。。

“不确定”？你是指序列未知的待测蛋白质或DNA吗？好吧，我能想到的“不确定”就是未知序列的意思了。

测定未知蛋白质或者DNA的序列一般都可以用三种方法：生物方法、化学方法和物理方法。生物学方法——酶解，一般和化学方法结合使用。

对于蛋白质的测序首先测定蛋白质分子中多肽链的数目，然后拆分多肽链并断开链内二硫键再分析每一条多肽链的序列。

由于测序分析的方法一次能测定的序列不能太长，所以要将获得的多肽链进行裂解，一般使用酶或者溴化氢、羟胺等化学试剂。获得小的多肽片段之后可以使用Edman降解法进行化学降解分析，也可以使用外肽酶进行水解，或者使用质谱等物理方法测定其序列，此外还可以根据所编码的DNA序列进行推定，但是一般这种方法准确率比较低。获得多肽片段序列之后进行肽段在多肽链中次序的决定，解决这个问题使用的是使用多种断裂方法获得不同的肽段组合，因为不同的断裂方法切口彼此错位，不同套的肽段正好相互跨过切口重叠，然后使用推理的方法，将肽段”组装“起来。现在较为常用的方法是X-ray，首先异源表达获得蛋白质晶体然后测定其三维结构，自然也就获得了蛋白质的序列。另外核磁共振也有使用，但是由于测定蛋白质分子量受限，不如X-ray使用广泛。

DNA的测序也是使用生物学方法和化学方法。

生物化方法可以使用与蛋白质测序类似的方法，先获得小片段，然后叠加，R.W.Holley首先测定酵母丙氨酸tRNA序列是使用的策略就是这样。但是一般蛋白质所含氨基酸数目从几个到几千，但是不会太多，相比之下DNA的核苷酸就是天文数字了，因此必须使用其他的办法。Sanger首先提出一种策略——”加减法“，即设计方法使得DNA末端固定为某一种核苷酸，然后通过测定DNA长度来推测其序列。

首先，在做“加法体系”和“减法体系”以前的工作。

待测DNA的单链作为模板，一个合适的引物，四种dNTP，用同位素标记。

DNA聚合酶从引物开始合成一条互补链，理想情况是，合成所产生各种长度的片段都存在。

然后除去那些未参与合成的dNTP，将剩下的合成产物，分成两部分。

一部分用于加法系统，一部分用于减法系统。

加法系统：将用于加法系统的产物再分成四小份，每一小份中仅仅将四份中的dNTP的一种加入反应体系。比如仅加入dATP。由于DNA由聚合酶具有3′→5′的外切酶活性，而反应体系中缺少另外三种必要的dNTP，合成产物就从3′→5′方向降解。然而由于存在dATP，显然遇到dA的位置降解反应就停止了。因而所有的片段都是以A结尾的。同理，可以分别制备以C、G或T结尾的另外三组片段。

四组片段在同一块凝胶板的不同样品槽中同时电泳（这类图LZ可以在书上随便找到），从放射自显图上就可以推断出碱基序列，因为从A样品槽查出的放射性区带代表A在片段中的位置，同理也可定出C、G和T的位置。

【加法系统实际就是以降解为条件，以DNA聚合酶的3′→5′的外切酶活性为基础，当降解过程遇到试剂中所富含的dNTP时，反应就停止】

按理只用一个加法系统就足以推断DNA的碱基序列了。但由于技术上的原因，只用一种方法有时不能得到完全正确的结果，因此又设计了一种减法系统。

减法系统：也是将上述酶促产物分成四小份，每一小份中只加入三种dNTP，比如缺少dATP。在这个反应体系中，DNA聚合酶能够把片段继续合成下去，但是在遇到应该是dATP参入的位置时，合成反应就停下来了。这就可以得到一个都是以A前一个位置为结尾的片段组，电泳后同样可以定出A的位置。

【减法系统实际就是以合成为条件，当合成过程缺少需要的dNTP时，反应就停止】

但此加减法并不尽如人意，由于反应速度上的差异，有些片段可能多些，另一些片段可能少些，有时可能导致漏读和重读，有时图谱上还会出现假谱线，当同样碱基排列时图谱上有时只出现一条带。因此用这个方法测定DNA片段可能有1/50的误差。目前常用的是它的改进法-双脱氧末端终止法。

剩下的就是读板的问题，可以想到，在理想情况下，比如以A结尾的各种长度的片段，出现的可能性是均等的。那么在聚丙烯酰胺凝胶电泳中，相对分子量小的片段迁移速度快。书上的图，都是一块板子，有四个列，分别是以四种不同结尾的核苷酸的电泳情况。跑在越前面的（也就是最靠近底部的），就第一个被读出来，随后的相对分子量不断增大，迁移速度慢，也就是比较大的片段，按其顺序和所处的列，就克直观读出序列。

化学法由Maxam-Gilbert在1977年发明。

一、取待测DNA片段，既可以是单链也可以是双链。

此法又叫化学切割法，或化学降解法，切割之前先对待测片段作末端标记。用放射性P32-磷酸集团标记链的末端之一。

二、将标记完的样品，分成四份。分别采用不同的化学试剂对所得样品，进行修饰进而切割【切割就是利用特异的化学试剂，修饰DNA分子中不同的碱基，使被修饰的碱基之间的连接变得不稳定，发生断裂，而产生各种长度的DNA片段。】

【四组切割的方法，在G、G+A、T+C、C处切割】

“+”就是同时切割，有点讨厌的是这点，能修饰A，使其糖苷键不稳定的甲酸，同时也会使G的不稳定，所以无奈就有了G+A并在一起，

（1）G反应，"硫酸二甲酯"，使鸟嘌呤G的N7原子甲基化，而与脱氧戊糖之间的糖苷键不稳定，可在中性环境中受热断裂，得到一系列G末端的片段。

（2）G+A反应 "甲酸",使A和G嘌呤环上的N原子质子化，糖苷键变得不稳定，可用哌啶将其断裂，得到一系列A和G混合的末端的片段。

（3）T+C反应 "肼"，使T和C的嘧啶环断裂，通过消除反应，使DNA链发生断裂，得到一系列T+C末端的片段。

（4）C反应在NaCl存在时，只有C与肼反应，得到一系列C末端的片段。

用上面加减法一样的电泳，克得到结果，直观读出。

至于为什么（2）（3）两步，为什么是G+A、T+C？

事实上，如果有单独只断A的或只断T的修饰方法，也可以。但从书上列出的图中，可以看出，断裂的混合物G+A、T+C电泳后并不影响读结果。

未知蛋白质分子量范围,如何进行测定

方法1：SDS-PAGE电泳,通过加入的蛋白Marker各条带迁移率和未知蛋白的条带迁移率,再用软件可计算出来.

方法2：凝胶过滤层析：用一系列已知分子量的标准品放入同一凝胶柱内,在同一条件下层析,记录每一分钟成分的洗脱体积,并以洗脱体积对分子量的对数作图,在一定分子量范围内可得一直线,即分子量的标准曲线.测定未知物质的分子量时,可将此样品加在测定了标准曲线的凝胶柱内洗肿后,根据物质的洗脱体积,在标准曲线上查出它的的分子量.

另外还有离心沉降等等方法,反正有不少的方法

如何分离鉴定一个未知蛋白

1、可考察其氨基酸序列，看是否具有跨膜结构域。 2、可作脂膜结合实验。但需要纯化相关蛋白。 3、用荧光蛋白标记看是否是膜定位。 4、细胞匀浆为脂质微体，观察该蛋白是否结合于脂质微体上。 1、一般是以α螺旋穿膜。氨基酸一般是疏水性氨基酸。

如何测定未知蛋白质的结构

结构的话，主要靠生物信息学的计算机模拟。实验的话，可以做圆二色谱分析，如果有条件，还可以做X光衍射的晶体分析。

蛋白的常用蛋白鉴定方法

传统的蛋白鉴定方法，如免疫印迹法、内肽的化学测序、已知或未知蛋白comigration分析，或者在一个有机体中有意义的基因的过表达通常耗时、耗力，不适合高流通量的筛选。目前，所选用的技术包括对于蛋白鉴定的图象分析、微量测序、进一步对肽片段进行鉴定的氨基酸组分分析和与质谱相关的技术。 “满天星”式的2-DE图谱分析不能依靠本能的直觉，每一个图象上斑点的上调、下调及出现、消失，都可能在生理和病理状态下产生，必须依靠计算机为基础的数据处理，进行定量分析。在一系列高质量的2-DE凝胶产生(低背景染色，高度的重复性)的前提下，图象分析包括斑点检测、背景消减、斑点配比和数据库构建。

首先，采集图象通常所用的系统是电荷耦合CCD(charge coupled device)照相机;激光密度仪(laser densitometers)和Phospho或Fluoro imagers，对图象进行数字化。并成为以象素(pixels)为基础的空间和网格。

其次，在图象灰度水平上过滤和变形，进行图象加工，以进行斑点检测。利用Laplacian，Gaussian，DOG(difference of Gaussians) opreator使有意义的区域与背景分离，精确限定斑点的强度、面积、周长和方向。

图象分析检测的斑点须与肉眼观测的斑点一致。在这一原则下，多数系统以控制斑点的重心或最高峰来分析，边缘检测的软件可精确描述斑点外观，并进行边缘检测和邻近分析，以增加精确度。通过阈值分析、边缘检测、销蚀和扩大斑点检测的基本工具还可恢复共迁移的斑点边界。以PC机为基础的软件Phoretix-2D正挑战古老的Unix为基础的2-D分析软件包。

第三，一旦2-DE图象上的斑点被检测，许多图象需要分析比较、增加、消减或均值化。由于在2-DE中出现100%的重复性是很困难的，由此凝胶间的蛋白质的配比对于图象分析系统是一个挑战。IPG技术的出现已使斑点配比变得容易。因此，较大程度的相似性可通过斑点配比向量算法在长度和平行度观测。用来配比的著名软件系统包括Quest，Lips，Hermes，Gemini等，计算机方法如相似性、聚类分析、等级分类和主要因素分析已被采用，而神经网络、子波变换和实用分析在未来可被采用。配比通常由一个人操作，其手工设定大约50个突出的斑点作为“路标”，进行交叉配比。之后，扩展至整个胶。

例如：精确的PI和MW(分子量)的估计通过参考图上20个或更多的已知蛋白所组成的标准曲线来计算未知蛋白的PI和MW。在凝胶图象分析系统依据已知蛋白质的pI值产生PI网络，使得凝胶上其它蛋白的PI按此分配。所估计的精确度大大依赖于所建网格的结构及标本的类型。已知的未被修饰的大蛋白应该作为标志，变性的修饰的蛋白的PI估计约在±0。25个单位。同理，已知蛋白的理论分子量可以从数据库中计算，利用产生的表观分子量的网格来估计蛋白的分子量。未被修饰的小蛋白的错误率大约30%，而翻译后蛋白的出入更大。故需联合其他的技术完成鉴定。蛋白质的微量测序已成为蛋白质分析和鉴定的基石，可以提供足够的信息。尽管氨基酸组分分析和肽质指纹谱(PMF)可鉴定由2-DE分离的蛋白，但最普通的N-末端Edman降解仍然是进行鉴定的主要技术。目前已实现蛋白质微量测序的自动化。首先使经凝胶分离的蛋白质直接印迹在PVDF膜或玻璃纤维膜上，染色、切割，然后直接置于测序仪中，可用于subpicomole水平的蛋白质的鉴定。但有几点需注意：Edman降解很缓慢，序列以每40 min 1个氨基酸的速率产生;与质谱相比，Edman降解消耗大;试剂昂贵，每个氨基酸花费3～4$。这都说明泛化的Edman降解蛋白质不适合分析成百上千的蛋白质。然而，如果在一个凝胶上仅有几个有意义的蛋白质，或者如果其他技术无法测定而克隆其基因是必需的，则需要进行泛化的Edman降解测序。

近来，应用自动化的Edman降解可产生短的N-末端序列标签，这是将质谱的序列标签概念用于Edman降解，业已成为一种强有力的蛋白质鉴定。当对Edman的硬件进行简单改进，以迅速产生N-末端序列标签达10～20个/d，序列检签将适于在较小的蛋白质组中进行鉴定。若联合其他的蛋白质属性，如氨基酸组分分析、肽质质量、表现蛋白质分子量、等电点，可以更加可信地鉴定蛋白质。选择BLAST程序，可与数据库相配比。目前，采用一种Tagldent的检索程序，还可以进行种间比较鉴定，又提高了其在蛋白质组研究中的作用。质谱已成为连接蛋白质与基因的重要技术，开启了大规模自动化的蛋白质鉴定之门。用来分析蛋白质或多肽的质谱有两个主要的部分，(1)样品入机的离子源，(2)测量被介入离子的分子量的装置。

首先是基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(MALDI-TOF)为一脉冲式的离子化技术。它从固相标本中产生离子，并在飞行管中测其分子量。

其次是电喷雾质谱(ESI-MS)，是一连续离子化的方法，从液相中产生离子，联合四极质谱或在飞行时间检测器中测其分子量。

在MALDI-TOF中，最重要的进步是离子反射器(ion reflectron)和延迟提取(delayed ion extraction)，可达相当精确的分子量。在ESI-MS中，纳米级电雾源(nano-electrospray source)的出现使得微升级的样品在30～40 min内分析成为可能。

将反相液相色谱和串联质谱(tandem MS)联用，可在数十个picomole的水平检测;若利用毛细管色谱与串联质谱联用，则可在低picomole到高femtomole水平检测;当利用毛细管电泳与串联质谱连用时，可在小于femtomole的水平检测。甚至可在attomole水平进行。目前多为酶解、液相色谱分离、串联质谱及计算机算法的联合应用鉴定蛋白质。下面以肽质指纹术和肽片段的测序来说明怎样通过质谱来鉴定蛋白质。

(1)肽质指纹术

由Henzel等人于1993年提出。用酶(最常用的是胰酶)对由2-DE分离的蛋白在胶上或在膜上于精氨酸或赖氨酸的C-末端处进行断裂，断裂所产生的精确的分子量通过质谱来测量(MALDI-TOF-MS，或为ESI-MS)，这一技术能够完成的肽质量可精确到0。1个分子量单位。所有的肽质量最后与数据库中理论肽质量相配比(理论肽是由实验所用的酶来“断裂”蛋白所产生的)。配比的结果是按照数据库中肽片段与未知蛋白共有的肽片段数目作一排行榜，“冠军”肽片段可能代表一个未知蛋白。若冠亚军之间的肽片段存在较大差异，且这个蛋白可与实验所示的肽片段覆盖良好，则说明正确鉴定的可能性较大。

(2)肽片段的部分测序

肽质指纹术对其自身而言，不能揭示所衍生的肽片段或蛋白质。为进一步鉴定蛋白质，出现了一系列的质谱方法用来描述肽片段。用酶或化学方法从N-或C-末端按顺序除去氨基酸，形成梯形肽片段(ladder peptide)。

首先以一种可控制的化学模式从N-末端降解，可产生大小不同的一系列的梯形肽片段，所得一定数目的肽质量由MALDI-TOF-MS测量。另一种方法涉及羧基肽酶的应用，从C-末端除去不同数目的氨基酸形成肽片段。化学法和酶法可产生相对较长的序列，其分子量精确至以区别赖氨酸和谷氨酰胺。或者，在质谱仪内应用源后衰变(post-source decay，PSD)和碰撞诱导解离(collision-induced dissociation，CID)，目的是产生包含有仅异于一个氨基酸残基质量的一系列肽峰的质谱。因此，允许推断肽片段序列。肽片段PSD的分析在MALDI反应器上能产生部分序列信息。首先进行肽质指纹鉴定。之后，一个有意义的肽片段在实验仪器质谱仪被选作“母离子”，在飞行至离子反应器的过程中降解为“子离子”。在反应器中，用逐渐降低的电压可测量至检测器的不同大小的片段。但经常产生不完全的片段。现在用肽片段来测序的方法始于70年代末的CID，可以一个三联四极质谱ESI-MS或MALDI-TOF-MS联合碰撞器内来完成。在ESI-MS中，由电雾源产生的肽离子在质谱仪的第一个四极质谱中测量，有意义的肽片段被送至第二个四极质谱中，惰性气体轰击使其成为碎片，所得产物在第三个四极质谱中测量。与MALDI-PSD相比，CID稳定、强健、普遍，肽离子片段基本沿着酰胺键的主架被轰击产生梯形序列。连续的片段间差异决定此序列在那一点的氨基酸的质量。由此，序列可被推测。由CID图谱还可获得的几个序列的残基，叫做“肽序列标签”。这样，联合肽片段母离子的分子量和肽片段距N- C端的距离将足以鉴定一个蛋白质。 1977年首次作为鉴定蛋白质的一种工具，是一种独特的“脚印”技术。利用蛋白质异质性的氨基酸组分特征，成为一种独立于序列的属性，不同于肽质量或序列标签。Latter首次表明氨基酸组分的数据能用于从2-DE凝胶上鉴定蛋白质。通过放射标记的氨基酸来测定蛋白质的组分，或者将蛋白质印迹到PVDF膜上，在155℃进行酸性水解1 h，通过这一简单步骤的氨基酸的提取，每一样品的氨基酸在40min内自动衍生并由色谱分离，常规分析为100个蛋白质/周。依据代表两组分间数目差异的分数，对数据库中的蛋白质进行排榜，“冠军”蛋白质具有与未知蛋白质最相近的组分，考虑冠亚军蛋白质分数之间的差异，仅处于冠军的蛋白质的可信度大。Internet上存在多个程序可用于氨基酸组分分析，如AACompIdent，ASA，FINDER，AAC-PI，PROP-SEARCH等，其中，在PROP-SEARCH中，组分、序列和氨基酸的位置被用来检索同源蛋白质。但仍存在一些缺点，如由于不足的酸性水解或者部分降解会产生氨基酸的变异。故应联合其他的蛋白质属性进行鉴定。