蛋白質組學的產生背景

        基因組研究自從開展以來已經取得了舉世矚目的成就。 在過去幾年中, 已經陸續完成了包括大腸桿菌、釀酒酵母等十多種結構比較簡單的生物的基因組DNA的全序列分析。 線蟲(C.elegans)的基因組DNA測序工作已基本完成。 規模更為龐大的人類基因組計劃預期在下一世紀的前幾年(2003～2005年)也將完成全部基因組DNA的序列分析。 這些進展是非常令人振奮的。 但是也隨之產生了新問題。 大量涌出的新基因數據迫使我們不得不考慮這些基因編碼的蛋白質有什么功能這個問題。 不僅如此, 在細胞合成蛋白質之后, 這些蛋白質往往還要經歷翻譯后的加工修飾。 也就是說, 一個基因對應的不是一種蛋白質而可能是幾種甚至是數十種。 包容了數千甚至數萬種蛋白質的細胞是如何運轉的？或者說這些蛋白質在細胞內是怎樣工作、如何相互作用、相互協調的？這些問題遠不是基因組研究所能回答得了的。 正是在此背景下, 蛋白質組學(proteomics)應運而生。

         蛋白質組(proteome)一詞是馬克.威爾金斯(Marc Wilkins)最先提出來的, 最早見諸于1995年7月的“Electrophoresis”雜志上, 它是指一個有機體的全部蛋白質組成及其活動方式。 蛋白質組研究雖然尚處于初始階段, 但已經取得了一些重要進展。 當前蛋白質組學的主要內容是, 在建立和發展蛋白質組研究的技術方法的同時, 進行蛋白質組分析。 對蛋白質組的分析工作大致有兩個方面。 一方面, 通過二維凝膠電泳得到正常生理條件下的機體、組織或細胞的全部蛋白質的圖譜, 相關數據將作為待檢測機體、組織或細胞的二維參考圖譜和數據庫。 一系列這樣的二維參考圖譜和數據庫已經建立并且可通過聯網檢索。 二維參考圖譜建立的意義在于為進一步的分析工作提供基礎。 蛋白質組分析的另一方面, 是比較分析在變化了的生理條件下蛋白質組所發生的變化。 如蛋白質表達量的變化, 翻譯后修飾的變化, 或者可能的條件下分析蛋白質在亞細胞水平上的定位的改變等。 關于蛋白質組學的介紹可參閱文獻。

       細胞或組織的蛋白質不是雜亂無章的混合物, 蛋白質間的相互作用、相互協調是細胞進行一切代謝活動的基礎。 蛋白質間的相互作用及作用方式同樣也是蛋白質組研究所面臨的問題。 研究蛋白質間的相互作用有多種方法, 常用的如酵母雙雜交系統、親和層析、免疫沉淀、蛋白質交聯等。還有誕生不久但發展迅速的質譜－生物信息技術。