蛋白质组学及其研究进展

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1、蛋白质组学及其技术的发展摘要：但口质组学是以生物体的全部或部分蛋口为研究对象，研究它们在生命活动过程中的作用、功能。蛋白质组学较Z前的基因组学对于生命现象的解释更直接、更准确。本文主要介绍蛋白质组学的概念、背景、主要研究技术以及进展前沿。关键词：蛋口质组学双向电泳技术生物质谱技术生物信息学随着基因测序技术的发展，人类以及各种生物的基因组测序的完成，了解这些基因的表达、功能和调控成为当前的要务。所以在这个生命科学研究以“组学”为基本研究单位的高通量研究时代，蛋白质组学的已是迫切必耍的。而2001年的Science杂志已把蛋口质组学列为六大研究热点Z—，蛋白质

2、组学研究已成为21世纪生命科学的重要战略询沿⑴o1蛋白质组学的概念及产生背景众所周知，始于20世纪90年代初的庞大的人类基因组计划已取得了巨大的成就几个物种(包括人类)的基因组序列已经完成•生命科学已实质性地跨入了后基因组吋代，研究重心已开始从揭示生命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的研究上。这种转向的第一个标志是产生了功能基因组学(functionalgenomics)这一新学科，即从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述•如在n)RA水平上通过DNA芯片技术检测大量基因的表达模式。而第二个标志则是蛋口质组学的兴起。蛋白质组-词是澳大利亚Ma

3、c-quarie大学的Wilkins和Williams在1994年首次提出，最早见诸于文献是在1995年7月《Electrophoresis^杂志上卩】。蛋白质组学(Proteomics)—词，源于蛋片质(protein)与基因组学(genomics)两个词的组合，其最初的定义为“一个基因组所表达的蛋白质⑶”，但这个定义并没有考虑到蛋白质组的动态变化。所以目前人们认为蛋口质组的定义为“一个已知的细胞在某一特定时刻的包括所冇亚型和修饰的全部蛋白质⑷”。蛋白质组学运用“一网打尽”的“组学”研究模式，与以往研究单个蛋白质的“钓鱼”模式有所不同。它采用大规模、高通

4、量、高灵皱度的技术手段，通过全局性研究基因组所表达的所冇蛋白质在不同时间与空间的表达谱和功能谱，全景式地揭示生命活动的木质。在基础研究上，蛋白质组学研究将带来一系列有关生命科学特别是人体科学重大问题的突破。由于儿乎所有重要的生命现象，如发育、代谢、信号传导、体内能量转换、神经活动等都关联到众多蛋白质复合体的活动，也即交汇丁•细胞蛋口质组，因而人类一些重要组织和细胞功能蛋白质组的揭示，将会广泛而深入地推动基础生命科学研究。在应用研究上，蛋白质组学是发现大量新型牛物标志物、药靶和药物的重要途径，已成为生物医药产业及其相关产业发展的新生长点，其发展直接关系到未来

5、整个生物技术产业及其相关产业的发展空间和市场份额，因此日益受到各国的普遍关注⑸O2蛋白质组学技术蛋白质组学的经典方法是双向电泳与生物质谱联用⑹。2.1蛋白质分离纯化技术(双向凝胶电泳)双向电泳(2-DE)技术由OFaiTel和Klose等人于1975年建立。第一向为等电聚焦(isoelectrofocusing,IEF),是基于等电点不同将蛋口质分离，第二向为SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),是基于子量不同而将蛋白质分离⑺。但目前该系统还面临着一些方法上的问题:疏水性蛋白(如膜蛋白)难溶于样品缓冲液；高分子量蛋白、极酸和极碱性蛋白易在电泳中丢

6、失;低拷贝(拷贝数小于1000)蛋口无法检测等。2・DE是蛋白质组学研究的关键技术,而2D-DIGE(twodimensionalfluorescencedifferencegelelectrophoresis)则在其基础上做了重大的改进。2D-DIGE在分离蛋白前，先用荧光索将蛋白样本作上标记，分离后再用质谱进行分析,这种方法可以对实验组和对照组的蛋白质的表达，进行精确H可重复的定量分析。2D-DIGE获得的数据可以用专门的系统管理。如:PARIS(proteomicanalysisandresourcesindexationsystem)系统，它储存了

7、电泳图像和信息，供研究者搜索应用181,所以2D-DIGE可以真止作为定量蛋白质组学差异显示的首选工具。2.2蛋白质筛选(western印记)对目的蛋口的筛选通常与双向电泳连用，主耍用來分析凝胶中分离出的蛋白质样品，采用的主要技术手段通常是Western卬迹和羌异蛋白比较分析。Western印迹主要是将双向电泳后的凝胶不经过染色而直接转印到固相支持物（如NC膜、PVDF膜等）上，再在膜上进行免疫学反应，从而筛选出与免疫功能相关的蛋白;差异蛋口比较分析则是先对凝胶进行染色，然后应用软件（如ImageMaster、PDQuest等）对存在差异的2组凝胶进行比较

8、，从而找出差异的蛋白。在比较时,通常要求每个被分析的样品重复3次，