蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進(jìn)展及應(yīng)用

李為正

摘 要 21世紀(jì)是生命科學(xué)的時(shí)代。隨著人類基因組序列的完成，生命科學(xué)跨入后基因組時(shí)代，研究這些基因的表達(dá)和調(diào)控成為首要任務(wù)，所以，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成為21世紀(jì)生命科學(xué)的戰(zhàn)略任務(wù)。蛋白質(zhì)組學(xué)是研究生物體的全部或部分蛋白在生命活動(dòng)過程中的作用與功能，可以說它是現(xiàn)代生物學(xué)研究的必備手段。本文通過分析蛋白質(zhì)組學(xué)的內(nèi)涵與研究進(jìn)展，同時(shí)介紹了蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域，來幫助人們更好地了解蛋白質(zhì)組學(xué)的重要意義，推動(dòng)蛋白質(zhì)組學(xué)更好地發(fā)展。

關(guān)鍵詞 蛋白質(zhì)組學(xué)；研究；應(yīng)用

中圖分類號(hào) R341 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2095-6363（2017）17-0045-02

1 蛋白質(zhì)組學(xué)

1.1 蛋白質(zhì)組學(xué)的概念

蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics，又稱作蛋白質(zhì)體學(xué)）產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，是以生物體的全部或部分蛋白為研究對(duì)象，研究一個(gè)生物、一個(gè)細(xì)胞（組織）或基因組的蛋白質(zhì)的變化規(guī)律的一門學(xué)科。蛋白質(zhì)組學(xué)能夠在整體水平上研究蛋白質(zhì)的表達(dá)和調(diào)控的水平和規(guī)律，目的是了解蛋白質(zhì)間的聯(lián)系與相互作用，為生命活動(dòng)規(guī)律提供理論和物質(zhì)基礎(chǔ)，也為人類的健康事業(yè)帶來理論依據(jù)和解決方案。

隨著人類基因組序列的完成，生命科學(xué)的研究重心向基因的表達(dá)產(chǎn)物，即蛋白質(zhì)的研究上轉(zhuǎn)變，蛋白質(zhì)組學(xué)成為21世紀(jì)生命科學(xué)研究的戰(zhàn)略任務(wù)與重點(diǎn)。

1.2 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究?jī)?nèi)容

傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)研究注重的是單一的蛋白質(zhì)的研究，而蛋白質(zhì)組學(xué)注重的是生物體的全部或部分蛋白質(zhì)的研究。隨著學(xué)科的逐步發(fā)展，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究?jī)?nèi)容也在不斷更新與完善。蛋白質(zhì)研究中的翻譯后修飾研究成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的重要內(nèi)容，是因?yàn)榉g后修飾是蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)功能的重要方式。不同的細(xì)胞類型在發(fā)育期、成長(zhǎng)期和不同病理?xiàng)l件下的基因表達(dá)是不同的，因此精確到細(xì)胞甚至是亞細(xì)胞上的蛋白質(zhì)組學(xué)的研究是非常必要的。最后是二維電泳分離蛋白質(zhì)。不同種類的蛋白質(zhì)通過二維電泳按照等電點(diǎn)和分子量的差異進(jìn)行分離，經(jīng)過分離并進(jìn)行技術(shù)處理的蛋白質(zhì)就可以在質(zhì)譜系統(tǒng)中得到分析，從而得到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù)。

1.3 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究進(jìn)展

蛋白質(zhì)組學(xué)的首要任務(wù)是要建立以獲取并分析蛋白質(zhì)的狀態(tài)與規(guī)律為基礎(chǔ)的技術(shù)。為了達(dá)到這樣的要求，就需要具備高通量的技術(shù)。在研究技術(shù)上，我國(guó)目前已經(jīng)出現(xiàn)靈敏度高和高效的蛋白質(zhì)分離鑒定方法，比如：二維色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（2D-HPLC/MS-MS）、電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF/MS）等，并獲得國(guó)際的認(rèn)可，具有一定的優(yōu)勢(shì)。其中電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（MALDI-TOF/MS）是近年來應(yīng)用較廣的軟電離生物質(zhì)譜，具有準(zhǔn)確度高、分辨率高和費(fèi)用低等特點(diǎn)。因此，蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展與研究技術(shù)方法的不斷完善是分不開的。

目前，國(guó)內(nèi)已有若干蛋白質(zhì)組學(xué)研究重心或?qū)嶒?yàn)室相繼成立，如復(fù)旦大學(xué)蛋白質(zhì)研究中心，中國(guó)科學(xué)院蛋白質(zhì)組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等，為我國(guó)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究提供了更為專業(yè)、更為便利的技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。

1.4 蛋白質(zhì)組學(xué)的研究意義

蛋白質(zhì)是生理功能的執(zhí)行者，是生命現(xiàn)象的直接體現(xiàn)者，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能研究將直接闡明生命在生理或病理?xiàng)l件下的變化機(jī)制。蛋白質(zhì)本身的存在形式和活動(dòng)規(guī)律，如翻譯后修飾、蛋白質(zhì)間相互作用以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)等問題，必須要依賴于對(duì)蛋白質(zhì)組學(xué)的研究來解決。蛋白質(zhì)組學(xué)使我們從綜合的和總體的角度，在分子水平上來研究和把握生命現(xiàn)象，這對(duì)于理解生命現(xiàn)象的本質(zhì)，對(duì)于生命科學(xué)的每一個(gè)分支都將起到強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。幾乎所有的生理和病理過程，以及藥物和環(huán)境因子的作用都依賴于蛋白質(zhì)，并引起蛋白質(zhì)的變化。反之，對(duì)蛋白質(zhì)組變化的分析也能提供對(duì)上述過程或結(jié)果的重要信息。任何一種疾病在表現(xiàn)出可察覺的癥狀之前，就已經(jīng)有一些蛋白質(zhì)發(fā)生了變化。因此尋找各種疾病的關(guān)鍵蛋白和標(biāo)志蛋白，對(duì)于疾病的診斷、病理的研究和藥物的篩選都具有重要意義。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用

隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)的不斷發(fā)展，蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用也越來越廣泛，蛋白質(zhì)組學(xué)影響著與生命科學(xué)或生活的許多方面。

2.1 蛋白質(zhì)組學(xué)在基因組學(xué)中的應(yīng)用

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究對(duì)象是生物體的全部或部分蛋白，因此它有助于分析確定基因組中的蛋白的數(shù)目和功能，幫助人類快速確定基因類型并確定具體方案。

2.2 蛋白質(zhì)組學(xué)在藥物研究中的應(yīng)用

蛋白質(zhì)組學(xué)可用于研究與大多數(shù)藥物相互作用的蛋白分子，因?yàn)橛行┑鞍追肿颖磉_(dá)的變化對(duì)藥物作用有著直接或間接的影響。研究蛋白質(zhì)組表達(dá)在藥物前后表達(dá)的不同可以評(píng)估藥物的效果和作用。研究表明，由乙醇引起的肝硬化模型在采用2-D凝膠電泳和串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)下發(fā)現(xiàn)差異蛋白可能成為酒精性肝硬化的新藥靶點(diǎn)。研究蛋白質(zhì)組學(xué)有利于發(fā)現(xiàn)新的藥物靶點(diǎn)，進(jìn)一步清晰地闡明藥物的作用，為新藥的開發(fā)提供理論知識(shí)、實(shí)踐方法和解決方案。

2.3 蛋白質(zhì)組學(xué)在疾病研究中的應(yīng)用

蛋白質(zhì)組學(xué)在疾病研究中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)新的疾病體現(xiàn)物和探索人類疾病的發(fā)病機(jī)制與治療方案和方法，在一定程度上能夠加深對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和了解，也對(duì)疾病的預(yù)防與治療提供強(qiáng)有力的理論依據(jù)。蛋白質(zhì)組學(xué)在疾病研究中的應(yīng)用發(fā)展是較快的，前景也是較好的，許多疾病如惡性腫瘤、遺傳性疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等通過蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)其的深入研究，取得了很顯著的

效果。

在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，阿爾茨海默氏?。ˋlzheimer disease）是老年人群中最常見的一種癡呆性疾病，嚴(yán)重危害著人們的健康，影響人們的健康質(zhì)量和水平。PASINETTI等人在發(fā)現(xiàn)這些病人大腦皮質(zhì)中某些基因產(chǎn)物的表達(dá)有所改變后，利用蛋白質(zhì)組學(xué)研究證實(shí)蛋白質(zhì)表達(dá)在疾病早期確實(shí)發(fā)生過改變。

2.4 蛋白質(zhì)組學(xué)在植物中的應(yīng)用

蛋白質(zhì)組學(xué)的研究對(duì)象包括原核和真核微生物、動(dòng)物、植物等范圍。蛋白質(zhì)組學(xué)在植物中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在植物所在環(huán)境中的應(yīng)答與適應(yīng)機(jī)制、植物遺傳和細(xì)胞等。

3 結(jié)論

蛋白質(zhì)組學(xué)是研究生物體的全部或部分蛋白在生命活動(dòng)過程中的作用與功能，可以說它是現(xiàn)代生物學(xué)研究的必備手段，也是后基因組時(shí)代研究細(xì)胞、組織和生物個(gè)體蛋白質(zhì)不可缺少的一門新的學(xué)科。同時(shí)蛋白質(zhì)組學(xué)對(duì)生物體的生命現(xiàn)象的研究更直接，更直觀。隨著研究技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究成果在生命科學(xué)和生活的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，為進(jìn)一步深入研究生命科學(xué)和生活的規(guī)律和變化提供了有力的科學(xué)基礎(chǔ)。

我們要看到，研究蛋白質(zhì)組學(xué)有助于了解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)間的關(guān)系、蛋白質(zhì)與細(xì)胞間的功能轉(zhuǎn)變，而且揭示了疾病的發(fā)病機(jī)制和藥物的標(biāo)志物，對(duì)疾病的早期診斷和治療、對(duì)藥物的開發(fā)與靶點(diǎn)等方面有重大的意義，為人類的健康發(fā)展提供科學(xué)堅(jiān)實(shí)的保障。

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