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实验动画视频：如何使用 uniprot 查询蛋白信息？

实验动画视频：如何使用 UniProt 查询蛋白信息？

UniProt（Universal Protein Resource）是生命科学研究中常用的蛋白质信息资源，其中 UniProtKB 汇集了蛋白质序列、蛋白名称、基因信息、物种、功能注释、亚细胞定位、翻译后修饰、蛋白结构及相关数据库交叉链接等多种信息。

无论是抗体筛选、重组蛋白设计、Western blot 分子量判断、蛋白功能研究、蛋白序列分析还是生物信息学分析，UniProt 都可以帮助科研人员快速确认目标蛋白的基础信息。

本期实验动画视频将介绍如何使用 UniProt 查询蛋白信息，包括如何通过蛋白名称、基因名称或 UniProt accession搜索目标蛋白，如何筛选正确物种，以及如何查看蛋白功能、FASTA 序列、亚细胞定位、结构、蛋白结构域和外部数据库链接。

UniProt 是什么？

UniProt 是用于蛋白质序列和功能信息查询的重要生物信息学资源。科研人员可以通过 UniProt 查询某个蛋白对应的氨基酸序列、基因名称、物种来源、蛋白功能、细胞定位、结构域、翻译后修饰以及相关文献等信息。

其中使用频率较高的是 UniProtKB（UniProt Knowledgebase）。UniProtKB 中每个蛋白条目对应一个蛋白质记录，并整合与该蛋白相关的多种注释数据。

科研提示： 查询蛋白信息时，不建议只根据蛋白名称判断结果是否正确。不同物种可能存在相同或相似的蛋白名称，同一蛋白也可能具有多个别名，因此最好同时确认基因名称、物种、UniProt accession 和蛋白长度。

UniProtKB 中 Reviewed 和 Unreviewed 有什么区别？

UniProtKB 中的蛋白记录主要分为 Reviewed 和 Unreviewed 两类。

Reviewed：UniProtKB/Swiss-Prot

Reviewed 条目属于 UniProtKB/Swiss-Prot，经过人工审阅和整理。研究人员会结合文献、实验数据以及其他可靠信息对蛋白条目进行注释，因此在存在合适 Reviewed 条目的情况下，通常可以优先查看此类记录。

Unreviewed：UniProtKB/TrEMBL

Unreviewed 条目属于 UniProtKB/TrEMBL，主要通过自动化方法进行注释，尚未完成全面人工审阅。某些物种或蛋白可能只有 Unreviewed 记录，因此这类条目同样具有重要的数据价值，但使用时应注意其注释证据。

如何使用 UniProt 查询一个蛋白？

对于日常蛋白查询，通常可以按照以下流程快速找到目标条目：

进入 UniProt 数据库： 打开 UniProt 网站并进入蛋白搜索界面。
输入搜索关键词： 可以使用蛋白名称、基因名称、UniProt accession 或其他已知标识进行检索。
确认物种： 根据研究对象筛选 Human、Mouse、Rat 或其他目标物种，避免选择同名但来源不同的蛋白。
检查 Reviewed 状态： 如果同时存在 Reviewed 和 Unreviewed 条目，可结合研究目的优先确认经过人工审阅的记录。
打开目标蛋白条目： 核对 Protein name、Gene name、Organism 和 Entry 信息是否与研究对象一致。
查看功能和定位： 阅读蛋白功能、亚细胞定位、结构域、PTM 等注释。
查看和下载序列： 检查蛋白长度、canonical sequence 以及可能存在的 isoform，并根据实验需要下载 FASTA 序列。
查看结构和交叉数据库： 根据需要进一步查看 PDB、AlphaFoldDB、Gene Ontology 等相关资源。

使用蛋白名称、基因名称还是 UniProt ID 搜索？

UniProt 支持多种蛋白查询方式，但不同关键词的准确程度有所不同。

蛋白名称

如果只知道目标蛋白名称，可以直接搜索。例如研究某种受体、酶或细胞因子时，可以通过常用蛋白名称开始检索。

但蛋白名称可能存在别名，因此搜索结果出现多个条目时，应进一步结合基因名称和物种确认。

基因名称

基因符号通常是实验研究中较方便的搜索方式。例如在查找抗体靶标时，如果已经明确对应基因名称，可以结合目标物种快速定位相关蛋白。

UniProt accession

如果文献、抗体产品页面或其他数据库已经提供了 UniProt accession，直接使用该编号查询通常能够更加准确地进入对应蛋白记录。

概念提示： 实验资料中经常把 UniProt accession、UniProt ID 或 UniProt number 混用。实际核对蛋白时，建议重点确认该标识是否对应正确的蛋白、基因和物种，而不要只根据编号字段名称判断。

如何在 UniProt 中查看蛋白功能？

打开目标 UniProtKB 条目后，可以查看与蛋白功能相关的注释。这些信息有助于研究人员快速了解目标蛋白参与的生物学过程、酶活性、配体结合、蛋白相互作用或其他已知功能。

对于不熟悉的靶标，在设计实验前先阅读 UniProt 的功能信息，可以帮助判断该蛋白是否与研究通路、细胞类型或疾病模型相关。

如果蛋白属于酶、受体、转录因子或其他具有明确功能类别的分子，还可以结合相应的功能描述和数据库交叉链接进一步查找背景资料。

如何查看蛋白的亚细胞定位？

亚细胞定位（Subcellular Location）对于抗体选择和实验设计非常重要。UniProt 可以提供蛋白位于细胞膜、细胞质、细胞核、线粒体、内质网、分泌途径或其他细胞区域的信息。

在设计免疫荧光、免疫组织化学或流式细胞术实验时，亚细胞定位信息尤其有价值。

膜蛋白： 可进一步关注是否包含跨膜区以及胞外、胞内结构区域。
分泌蛋白： 可以查看是否存在信号肽以及成熟蛋白相关信息。
核蛋白： 在免疫荧光或细胞染色实验中通常需要考虑细胞通透条件。
细胞器蛋白： 可以结合线粒体、内质网、高尔基体或其他亚细胞区域的定位信息设计共定位实验。

如何在 UniProt 中查看蛋白序列？

UniProt 条目中的 Sequence 信息可以用于查看蛋白的氨基酸序列、蛋白长度和分子量等基本参数。

对于重组蛋白表达、抗原设计、抗体筛选和蛋白结构研究，确认目标蛋白序列是非常重要的一步。

UniProt 中通常会提供 canonical sequence，即该条目中作为主要参考的蛋白序列。如果一个基因存在可变剪接，还可能提供多个不同的蛋白 isoform。

实验提示： 如果实验结果中的蛋白分子量与理论值不完全一致，不要仅根据 UniProt 标注的理论分子量判断实验失败。糖基化、磷酸化、蛋白剪切、不同 isoform 以及其他翻译后修饰都可能影响实验中观察到的表观分子量。

如何下载 UniProt FASTA 序列？

FASTA 是生物信息学中常见的序列格式。在 UniProt 中找到正确蛋白记录后，可以根据实验需要下载对应的氨基酸 FASTA 序列。

FASTA 序列可用于多种后续分析，例如：

蛋白序列比对；
抗原肽设计；
重组蛋白表达设计；
结构域和保守区域分析；
蛋白同源性分析；
BLAST 等序列搜索；
蛋白结构预测和其他生物信息学分析。

下载前应再次确认物种和 isoform，避免因为选错序列而影响后续抗原设计或蛋白表达实验。

Canonical Sequence 和 Isoform 有什么区别？

某些基因可以通过可变剪接等机制产生多个不同的蛋白产物，这些不同蛋白形式通常称为 isoforms（蛋白异构体）。

UniProt 会在相关条目中整理不同 isoform 的信息，并指定一个 canonical sequence 作为主要参考序列。

对抗体实验而言，这一点非常重要。例如，如果抗体识别的表位位于只有某个 isoform 才具有的区域，那么该抗体可能无法检测其他 isoform；反过来，如果抗原区域位于多个 isoform 共有序列中，则可能同时识别多个蛋白形式。

如何查看信号肽、跨膜区和蛋白结构域？

对于抗体选择、重组蛋白设计和膜蛋白研究，蛋白序列中的结构特征往往比整条序列本身更重要。

UniProt 可以提供多种 sequence feature 和结构域相关注释，例如：

Signal peptide： 判断蛋白是否具有信号肽，对分泌蛋白和膜蛋白研究非常有帮助。
Transmembrane region： 查看蛋白是否包含跨膜区以及跨膜区在序列中的大致位置。
Protein domain： 帮助理解蛋白不同区域可能具有的结构和功能。
Active site： 对酶类蛋白，可以关注其催化活性位点。
Binding site： 可用于了解某些配体、金属离子或其他分子的结合区域。
Disulfide bond： 对分泌蛋白、抗体样蛋白等研究具有重要意义。

如何查看蛋白翻译后修饰？

UniProt 中的 PTM / Processing 信息可以帮助了解蛋白是否存在糖基化、磷酸化、脂质修饰、蛋白剪切、二硫键等翻译后修饰。

这些信息在解释实验结果时非常有价值。例如，同一个蛋白在 Western blot 中出现多个条带，可能与蛋白剪切、不同修饰状态或 isoform 有关。

对磷酸化抗体、糖基化蛋白抗体或者识别特定加工形式蛋白的抗体而言，研究人员还需要进一步确认具体修饰位点和抗体表位之间的关系。

如何查看 PDB 和蛋白三维结构？

UniProt 条目可以提供与蛋白结构数据库之间的交叉链接。对于已经获得实验结构的蛋白，可以进一步查看 PDB（Protein Data Bank）相关记录。

同一个蛋白可能对应多个 PDB 结构，因为不同研究可能使用不同实验方法、不同蛋白片段、突变体、配体结合状态或蛋白复合物。

因此，在使用 PDB 结构进行抗原设计或蛋白功能分析时，需要注意该结构究竟覆盖了目标蛋白的哪一段序列，而不能默认所有 PDB 结构都代表完整蛋白。

UniProt 中的 AlphaFold 信息有什么用？

对于缺少实验结构的蛋白，可以通过 UniProt 的数据库交叉链接进一步查看相关 AlphaFoldDB 结构预测信息。

预测结构可以辅助研究人员理解蛋白整体折叠、结构域位置以及部分序列的空间关系，但预测结果与通过实验测定获得的 PDB 结构属于不同性质的数据。

结构分析提示： 进行抗体表位、蛋白互作或功能位点研究时，应同时考虑结构来源和可信度。预测结构可以提供重要参考，但不能在所有情况下完全替代实验结构验证。

什么是 Gene Ontology（GO）？

UniProt 条目中还可以查看与 Gene Ontology（GO）相关的注释。GO 常从三个维度描述基因或蛋白：

Molecular Function： 描述蛋白执行什么分子层面的功能。
Biological Process： 描述蛋白参与哪些生物学过程。
Cellular Component： 描述蛋白与哪些细胞结构或亚细胞区域相关。

GO 注释常用于基因集富集分析、蛋白功能分类、信号通路研究和生物信息学数据分析。

UniProt 的 Cross-references 有什么用？

UniProt 并不是一个孤立的数据库。一个 UniProtKB 蛋白条目通常可以与多个外部生物信息学数据库建立交叉链接。

根据目标蛋白的数据情况，可以进一步进入与结构、基因组、蛋白家族、蛋白互作、表达、疾病及其他信息相关的数据库。

常见研究中可能关注：

PDB： 实验测定的蛋白三维结构；
AlphaFoldDB： 蛋白结构预测；
Gene Ontology： 蛋白功能和生物学过程注释；
基因及基因组数据库： 用于进一步查询对应基因及转录本信息；
蛋白家族和结构域数据库： 用于分析蛋白家族、保守结构域和功能区域。

如何利用 UniProt 选择抗体？

UniProt 对抗体筛选非常有帮助，但它不能代替抗体本身的实验验证信息。选择抗体时，可以先通过 UniProt 确认目标蛋白，再结合抗体产品页面判断产品是否适合自己的实验。

可以重点核对以下内容：

UniProt accession： 确认抗体产品对应的是不是目标蛋白。
物种： 确认 Human、Mouse、Rat 或其他目标物种是否正确。
理论分子量： 可以帮助初步判断 Western blot 目标条带位置。
亚细胞定位： 有助于判断 IF、IHC 或流式实验中的预期染色位置。
跨膜结构： 对细胞表面流式抗体而言，需要特别关注抗体识别区域是否位于胞外。
Isoform： 确认抗体是识别所有 isoform，还是可能仅识别特定蛋白形式。
翻译后修饰： 磷酸化、糖基化和蛋白剪切可能影响实际检测结果。

抗体选择提示： UniProt 可以帮助确认蛋白基础信息，但抗体是否适用于 WB、IHC、IF、ICC、Flow Cytometry 或 IP，仍应以具体抗体的实验验证数据和产品说明为依据。

如何利用 UniProt 设计重组蛋白？

在重组蛋白表达实验中，直接使用完整 canonical sequence 并不一定始终是最佳选择。实验设计前可以通过 UniProt 查看目标蛋白结构。

例如，对于膜蛋白或分泌蛋白，可以重点检查：

是否存在信号肽；
是否存在跨膜区；
成熟蛋白从哪个氨基酸位置开始；
目标蛋白包含哪些结构域；
是否存在重要二硫键；
是否存在多个 isoform；
目标功能区域位于蛋白的哪个位置。

这些信息可以帮助研究人员确定表达全长蛋白、胞外结构域、特定功能结构域还是其他蛋白片段。

使用 UniProt 时常见的错误

只看蛋白名称，不核对物种： 很容易选择到 Mouse、Rat 或其他物种的同源蛋白。
没有区分 Reviewed 和 Unreviewed： 不同条目的注释来源和证据水平可能不同。
默认只有一个蛋白序列： 部分基因具有多个 isoform，需要确认实验对应的具体蛋白形式。
将理论分子量直接等同于 WB 条带位置： PTM、剪切和蛋白结构等因素可能造成实际迁移位置不同。
下载 FASTA 前没有确认序列： 选错物种或 isoform 可能直接影响后续抗原设计和重组表达。
看到 AlphaFold 模型就当作实验结构： 预测结构与实验测定的 PDB 结构需要区别理解。

UniProt 查询常见问题

UniProt 可以查询什么信息？

UniProt 可以用于查询蛋白名称、基因名称、物种、氨基酸序列、蛋白长度、功能、亚细胞定位、结构域、翻译后修饰、蛋白结构以及相关数据库交叉链接等信息。

UniProt ID 和基因名称是一样的吗？

不是。基因名称表示对应基因，而 UniProt 中则有用于识别具体蛋白记录的 accession 和 entry name 等标识。查询时应同时结合基因、蛋白和物种进行确认。

Swiss-Prot 和 TrEMBL 有什么区别？

Swiss-Prot 对应 UniProtKB 中经过人工审阅的 Reviewed 记录，而 TrEMBL 主要包含尚未经过完整人工审阅的 Unreviewed 记录。

如何在 UniProt 下载蛋白序列？

找到正确蛋白条目后，可以查看 Sequence 信息，并根据需要下载 FASTA 等序列格式。下载前应确认物种、canonical sequence 以及是否存在不同 isoform。

UniProt 的理论分子量为什么和 Western blot 不一样？

UniProt 提供的序列分子量可以作为参考，但蛋白糖基化、磷酸化、剪切、不同 isoform 以及其他翻译后修饰都可能影响 Western blot 中观察到的表观分子量。

UniProt 可以查看蛋白是否在细胞膜上吗？

可以。可以查看 Subcellular Location 和跨膜区域等相关信息，判断蛋白是否定位于细胞膜，以及是否具有跨膜结构。进行流式抗体选择时，这类信息尤其有参考价值。

UniProt 可以查看 AlphaFold 结构吗？

对具有相应数据的蛋白，UniProt 可以通过数据库交叉链接连接到 AlphaFoldDB 等结构资源。使用时应区分预测结构与实验测定结构。

做抗体实验时为什么要查 UniProt？

UniProt 可以帮助确认目标蛋白的物种、序列、理论分子量、亚细胞定位、跨膜区域、isoform 和翻译后修饰等信息，这些数据对于 WB、IHC、IF 和流式抗体选择及实验结果解释都具有参考价值。

视频内容概要

进入 UniProt 蛋白数据库。
输入蛋白名称、基因名称或 UniProt accession。
根据目标实验筛选正确物种。
区分 Reviewed 和 Unreviewed 蛋白记录。
查看蛋白名称、基因名称及基础注释。
浏览蛋白功能和亚细胞定位信息。
查看蛋白长度、分子量和氨基酸序列。
下载 FASTA 蛋白序列。
查看结构域、跨膜区和翻译后修饰。
查看 PDB、AlphaFoldDB、Gene Ontology 等相关数据库信息。

总结

UniProt 是蛋白研究中非常实用的生物信息学资源。通过正确使用 UniProt，可以快速查询目标蛋白的名称、基因、物种、功能、氨基酸序列、理论分子量、亚细胞定位、结构域、翻译后修饰以及蛋白结构等信息。

实际查询时，建议首先确认物种、UniProt accession 和 Reviewed 状态，然后再根据实验目的查看 Sequence、Subcellular Location、PTM、Structure 和 Cross-references 等相关内容。

对于抗体筛选和蛋白实验设计，还应特别关注isoform、跨膜区域、信号肽、理论分子量和蛋白结构域，并将 UniProt 信息与具体抗体或重组蛋白的实验验证数据结合使用。