蛋白质组学及其技术进展

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1、蛋白质组学及其技术进展ProteomicsandItsDevelopmentsinTechniques王锋郭尧君*（中国科学院生物物理研究所北京100101）E-mail:yaojun.g@263.net摘要蛋白质组学是系统生物学重要基础和组成部分之一，近年来其研究技术进展迅猛。本文分析了蛋白质组学研究的必要性、长期性、复杂性和挑战性，重点综述了蛋白质组学一些研究技术及其在近年的进展。关键词系统生物学；蛋白质组学；双向电泳；分子扫描1引言　种各样的性质，包括序列，表达量，修饰状态，与其它蛋白之间的相互作用，活性，亚细胞分布和结构等[4,5]。

2、主要包括三个部分：表达蛋白质组学（Expression近年来生命科学领域发生了革命性的变化，对于细胞活动的研究正从传统的还原式研究转向整体式研Proteomics），结构蛋白质组学（StructuralProteomics）和功能蛋白质组学（FunctionalProteomics）[1,4,6]。表达究，因为仅仅依靠对细胞各个组成成分的孤立研究是无法完全了解细胞这一“复杂”系统是如何行使功能蛋白质组学是指对一个指定的细胞、组织或生物所产的[1,2]。正是在这种情况下系统生物学应运而生。生全部蛋白质的鉴定。结构蛋白质组学是指对上述全系统生物学

3、是通过对细胞所有组分的定量描述从部蛋白质精确三维结构的测定。功能蛋白质组学的任而在系统水平上来了解生命活动的一门新型交叉学务是阐明上述全部蛋白质所形成的类似于电路的功能科。它以功能基因组学和蛋白质组学为基础，以各种网络。经典和新萌生的技术为重要工具，包括实验观察和数学建模的反复迭代过程，通过数学模型来描述和预测3蛋白质组学研究的必要性、复杂性、长期生物系统的动态行为[2]。性与挑战性蛋白质组学是系统生物学的重要基础和组成部分之一，在后基因组时代的地位尤为突出。与传统的蛋蛋白质组学研究具有非常重要的意义，因为基因白质化学不同之处是在于它是在生物

4、体或其细胞的整的产物——蛋白质才是生物体执行各种各样复杂生理体蛋白质水平上进行研究，从机体或细胞的蛋白质整功能的主体，而具有相同基因组的个体形态差异可以体活动来阐明生命活动的基本规律。非常大，仅仅知道基因组是无法了解生命活动过程的[7]。这是因为无法根据mRNA的表达水平预测蛋白的2蛋白质组学定义的发展表达水平；也不能仅仅通过基因序列确定蛋白质的修饰和加工；而且蛋白质组是不断变化的，决定并反映1994年澳大利亚Macquarie大学的科学家Marc了生命活动的状态[2,8]。另外，蛋白质组分析是从分子Wilkins提出了蛋白质组（Proteo

5、me）的概念，“Proteome”水平了解疾病的捷径[7]。据估计，由于单个基因突变是由“PROTEin”和“genOME”两个词首尾拼接而成所致的疾病只占疾病总数的2％，而98％的疾病只有的一个新词，指的是一个基因组编码的全部蛋白质[3]。在阐明不同突变基因表达产物的相互作用后才能被很这个概念一提出就得到学界的普遍认可，蛋白质组学好地认识。（Proteomics）也随之诞生，最初的目标是鉴定一个细蛋白质组学研究不但非常必要，而且与基因组学胞或组织表达的全部蛋白质。研究相比又非常复杂。据估计，人类基因只有3万到随着蛋白质组学研究的深入和人类基

6、因组计划的4万个，但是蛋白质专家指出人类的蛋白质介于20万长足发展，蛋白质组学的研究范围发生了相应的扩到200万种之间；在人的一生中基因基本上保持不变，展。当前的蛋白质组学的目标是系统地测定蛋白质各但蛋白质却总是在变化[5]。而且，蛋白质发挥正常的收稿日期：2006-06-08作者简介：王锋，博士。*联系人：郭尧君，研究员。现代科学仪器200659生理功能依赖于它独特的空间构象（三维结构），不同在样品制备方面，近年来人们在经典的尿素、去蛋白质的三维结构千差万别。不幸的是，根据蛋白质污剂加还原剂体系的基础上进行了极大的改进，引入的一级序列预测它

7、的三维结构仍然是一个悬而未决的一些新的离液剂如硫脲和丁基脲、去污剂如SB3-10、还难题；而蛋白质三维结构的测定虽然在近年来取得了原剂如DTE，使裂解液的蛋白溶解能力有了很大的提飞速的发展，但却仍然非常困难。另外，蛋白质行使高。同时分步连续提取策略的应用使根据溶解性的差生理功能往往依赖于它与许多蛋白、抑制剂等大分别把蛋白分为可溶性蛋白、膜蛋白和沉淀蛋白，分别子、小分子的复杂相互作用，因此对其功能的全面认采用由弱到强的样品提取液，结果表明这一策略对于识也将非常困难。而且由于蛋白质理化性质的特点导膜蛋白的提取是很成功的。致不仅没有适用于大多数蛋白

8、的通用研究技术，也没多腔电解仪（Multi-compartmentelectrolyser）[11]是有象DNA一样的扩增技术，因而获得研究所需的足够采用与固相pH