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1、马铃薯贮藏过程中龙葵素代谢相关基因的表达研究1、相关定义1.1、蛋白质组学概念及概况MarcWilkins在1995年提出蛋白质组学的概念。蛋白质组学(又名后基因组学)是指基因组内所有DNA和RNA表达的全套蛋白质。对于不同生物而言,其蛋白质组中所表达的蛋白质数量是不相同的,但都是指其自身所包含的全套蛋白质。蛋白质组本质上是针对蛋白质的表达水平、翻译水平、翻译后修饰水平、互作水平等(KollerAet14al.2002)方面的大规模研究,由此以获得治疗疾病、了解代谢过程的目的。早在20世纪80年代就有科学家提出了类似于蛋白质组的计划,当
2、时被称作是人类蛋白质组索引计划,目的是分析细胞内蛋白质的功能及其结构,但是由于种种其他原因,该计划被迫终止。到了90年代初,随着科学技术的发展,各种实验技术条件和经济实力都有了长足的发展的情况下,于1994年蛋白质组的概念在经过多国科学界的讨论后,第一次被正式提出(TsugitaAetal.1994)。国际蛋白质组的研究速度比较迅猛,既有理论研究层面上的又有蛋白质研究技术层面的。在短时间内,相当多的蛋白质研究中心或蛋白信息数据库就已经建立,随着国际互联网的发展,相关的蛋白质信息库网站也大量出现。1996年,世界上第一个蛋白质组研究中心在
3、澳大利亚落成AustraliaProteomeAnalysisFacility(APAF)。随后,丹麦、日本、俄罗斯、英国、德国、日本、中国、加拿大等都成立了蛋白质研究中心。在美国,蛋白质研究更是阵容庞大,各大型生物企业在巨大的财力的支持下,也均加入了该研究行列。近年来,瑞士也成立由建立”SWISSPROT”蛋白质组数据库的研究人员成立的GeneProt公司,该公司主要是研发新药物靶标,并且建立了配备有上百台质谱仪的技术研发平台。同年,美国首次提出HumanProteinIndex的科学家NormsnG.Anderson为了实现自己的研
4、究梦想,也成立了相关的蛋白质研究公司。随后,在美国的提议,各国的赞同声下,国际人类蛋白质组研究组织(HumanProteomeOrganization,HUPO)于2001年4月成立,其目的是融合各方面的力量来研究和完成人类蛋白质组计划(HumanProteomeProject)。功能基因组学的研究是目前生命科学研究的主要对象,其主要包括两个研究方面:基因组研究和蛋白质组研究。这几方面的研究标志着人类生命科学的研究已经进入了后基因组时代。目前,已有很多物种的基因组已经被测序,但是这些基因序列的所转录和翻译的蛋白质及其自身编码的基因有几乎
5、一半以上的功能是未知的。对于功能基因组的研究,大都是从mRNA的表达水平考虑,前提是该mRNA均能翻译出相应的蛋白质,主要采用基因表达序列分析(Serialanalysisofgeneexpression,SAGE)和基因芯片技术。但是事实并不是想象的那么简单,从DNA到mRNA再到蛋白质是一系列复杂的生物学调控机制完成的。其中存在转录水平调控(Transcriptionalcontrol),翻译水平调控(Translationalcontrol),翻译后水平调控(Post-translationalcontrol)等(UnluMeta
6、l.1997;vanWijkK.etal.2000;VenselWetal.2005;VonWirenNetal.1997;WenLetal.2006;BradfordMetal.1976)。但仅仅从mRNA角度去考虑问题,是不完全的,它只仅仅代表了转录水平的调控,不能全面的代表蛋白质水平的表达。在后续的相关研究中也能证明这一点,在细胞组织中,其mRNA的丰度不一定能和该蛋白质的丰度相关性好,最能体现这一点的就是一些低丰度蛋白,其相关性更差。在细胞内,一些蛋白质要起到调节生化反应进程的作用,则必须经过蛋白质翻译后修饰或蛋白质-蛋白质互作
7、反应才可以,这些都无法从mRNA的水平来进行判断。15蛋白质是生理功能和生命现象的体现者,对于蛋白质功能和结构的研究将直接关系到生命存在机理或相关病理变化机制的研究,蛋白质有着自身复杂的编码和活动规律,首先是氨基酸序列,再次是蛋白质的二级空间结构甚至三级结构等(ZuoSetal.2000;GorgAetal.1999;李伯良等1999)。在此基础之上,还有蛋白质翻译后修饰,蛋白互作及空间构象问题都会依赖蛋白质组的研究来揭示出来。因此,要想深入的研究和解决生命的奥秘,则必须要站在整体、动态、联系的观点去研究蛋白质。随着蛋白质的研究的兴起,
8、上个世纪90年代中期,国际上新兴了一门新的学科——蛋白质组学(Proteomics)。细胞内全部蛋白质的存在及活动方式是该门学科的主要研究内容。从而可以说,蛋白质组学学科的开设标志着生命科学研究由基因组时代
