基金项目：国家863高技术研究发展计划项目（2006AA02A309）收稿日期：2011－10－14；修回日期：2012－02－13作者简介：凌孙彬（1989－），男，浙江杭州人，大连医科大学七年制学生。
E －mail ：lsb0330@126．com 通信作者：王立明，教授，博士生导师。
E －mail ：Wangbcc259@yahoo．com．cn第34卷第2期2012年4月大连医科大学学报Journal of Dalian Medical UniversityVol．34No．2Apr．2012线粒体蛋白质组学在肿瘤研究中的进展凌孙彬1，唐博2，王立明2（1．大连医科大学七年制2007级，辽宁大连116044；2．大连医科大学附属第二医院普外三科，辽宁大连116027）摘要：线粒体DNA 的突变和蛋白表达谱的异常，将严重影响细胞的凋亡和能量代谢过程，这一变化可能是恶性肿瘤细胞代谢及功能异常的重要组成部分。
蛋白质组学技术可以分析肿瘤细胞或组织在某一时间点内全蛋白的表达情况及活性，而基于亚细胞水平研究的线粒体蛋白质组学较传统蛋白质组学研究有更高的分辨率。
线粒体蛋白质组的改变与多种肿瘤相关，随着亚细胞分离技术和蛋白质鉴定技术的发展，线粒体蛋白质组学在寻找新的肿瘤相关特性蛋白研究中显示出越来越重要的意义。
关键词：肿瘤；线粒体；蛋白质组学中图分类号：R34文献标志码：A文章编号：1671－7295（2012）02－0179－03Advance of mitochondrial proteomics in cancer researchLING Sun －bin 1，TANG Bo 2，WANG Li －ming 2（1．Grade 2007，Department of Seven －year Curriculum ，Dalian Medical University ，Dalian 116044，China ；2．Department of General Surgery ，the Second Affiliated Hospital of Dalian Medical University ，Dalian 116027，China ）Abstract ：The mutational mitochondrial DNA and abnormally expressed mitochondrial proteins ，inducing a severe impact on apoptosis and energy metabolism of cells ，may serve as a significant composition of overall metabolic and functional dis-order in malignant cells．Proteomics displayed the capability on analysis of entire proteins expression in certain period in cells or tissues．Furthermore ，mitochondrial proteomics ，focusing on phenotype on subcellular level ，has higher resolution．Numbers of researches have shown the correlation between changes in mitochondrial proteome and tumors．Along with the progress of subcellular isolation and proteins identification technics ，mitochondrial proteomics plays an increasingly signifi-cant role in finding cancer －related specific molecules．Key words ：tumor ；mitochondria ；proteomics近年来，蛋白质组学的发展为肿瘤研究提供了全新的方法和思路，细胞水平的肿瘤蛋白质组学研究得到了广泛的开展，但是，现有分离技术下往往难以一步到位地获得细胞的全蛋白质组，大量的低丰度蛋白质未能得到显现和分析。
因此，亚细胞蛋白质组学的开展可以作为传统蛋白质组学的重要补充，同时也极大地降低了针对全细胞蛋白质组学研究的复杂性。
线粒体（mitochondria ，Mt ）是真核细胞中一种重要的细胞器，除作为能量产生的场所外，已发现其参与包括肿瘤细胞发生发展在内的多种病理生理过程［1］。
线粒体蛋白质组学已被运用于部分肿瘤的研究中，进一步阐明线粒体蛋白质与肿瘤的关系，有助于寻找新的肿瘤相关特异性蛋白。
本文就线粒体蛋白质组学在肿瘤研究中的进展进行综述。
1线粒体蛋白质组学概述线粒体蛋白质组学的研究主要集中在两方面：（1）线粒体蛋白质表达谱的建立；（2）运用比较蛋白质组学的方法寻找疾病组和对照组的差异表达蛋白，研究蛋白质表达量的变化、翻译后修饰以及细胞内定位改变等。
线粒体蛋白质组研究常用技术包括：（1）用于蛋白质分离纯化的双向凝胶电泳（2DE）、二维液相色谱（2D－LC）以及常用于亚细胞分离的差速离心和密度梯度离心技术；（2）蛋白质鉴定技术：质谱技术（MS）、凝胶图像分析、蛋白质测序及氨基酸组成分析等；（3）用于蛋白质相互作用及作用方式研究的酵母双杂交系统、亲和层析和蛋白质芯片技术等；（4）生物信息学。
目前，对复杂蛋白质的分析一般有两条技术路线：经典的双向凝胶电泳－质谱技术（2－DE－MS）和二维液相色谱－串联质谱（2D LC－MS/MS）。
2－DE－MS可以反映蛋白质分子的分子质量、等电点、疏水性以及结合特性，而对低丰度、极端分子量、碱性、疏水性蛋白的分辨率低。
线粒体是一个具有双层膜结构的细胞器，内膜和外膜上整合有很多膜蛋白质，这些膜蛋白质对于线粒体功能的发挥具有重要作用，但是膜蛋白质具有很强的疏水性，2DE－MS对线粒体蛋白的分离有局限性。
2D LC－MS/ MS可以弥补经典策略的不足，不受蛋白质等电点、分子量、疏水性的限制，且自动化程度高。
Pflieger 等［2］应用LC－MS/MS成功的鉴定出179种线粒体蛋白质，其中43%是膜蛋白质而且23%具有跨膜结构域。
2D LC－MS/MS主要的不足在于提供的关于完整蛋白质的分子信息非常有限，尤其是有关翻译后修饰的信息量较少。
目前对线粒体分离纯化的技术主要为差速离心结合密度梯度离心，该技术可以减少样品污染，同时较好地保护线粒体不受破坏［3－4］。
此外，本实验室采用以磁性纳米粒子为介质的线粒体分离技术，得到了更高的分离率和纯度。
2线粒体与肿瘤的关系线粒体（mitochondria，Mt）是细胞中进行生物氧化和能量转换的细胞器，含有1000 2000种蛋白质，约占整个细胞蛋白质种类的5% 10%，在这些蛋白质中，有2%是线粒体自己合成的，98%是由细胞核编码、细胞质核糖体合成后运往线粒体的，因此，线粒体是一种半自主性的细胞器。
线粒体不仅维持细胞的正常生理功能，还在信号转导、细胞凋亡、自由基生成、细胞内离子的跨膜转运及电解质稳态平衡的调控中发挥重要的作用。
线粒体有自己的遗传系统和蛋白质翻译系统，人线粒体DNA（mtD-NA）是一个16569bp的双链环状闭合分子，编码13种蛋白质，22种tRNA和2种rRNA。
D环（D－loop）是mtDNA主要的非编码区，包含了线粒体基因复制和转录的调控序列，其中央保守区呈现高度保守性［5］。
mtDNA突变和线粒体本身功能的异常与肿瘤的发生发展和细胞凋亡密切相关［6］。
mtDNA 易受损伤，突变率远高于nDNA。
mtDNA突变常发生于D－loop区，D－loop区控制着mtDNA的复制和转录，可引起mtDNA拷贝数的改变和某些基因的异常表达［7］。
早在1956年，Warburg［8］提出线粒体呼吸链的缺陷可以导致细胞去分化，并因此促进细胞癌变，而最近认为mtDNA的突变可以引起线粒体呼吸链的异常，进而导致肿瘤发生［9－10］。
线粒体还参与细胞凋亡过程，其功能的异常能使肿瘤细胞获得较强的抗凋亡能力［11－12］，一些特异性定位于线粒体的肿瘤相关因子，也被发现参与对肿瘤细胞生长及凋亡的控制［13－14］。
3线粒体蛋白质组学在肿瘤研究中的进展3．1线粒体蛋白质组学用于肿瘤差异蛋白的筛选目前，仍有大量的线粒体蛋白未被鉴定，基于线粒体与肿瘤的相关性，线粒体蛋白质组学在肿瘤研究中显示出重要意义。
Hermann等［15］采用蛋白质组学技术定量分析了线粒体和核分别编码的细胞色素C氧化酶（COX）亚单位间的比率，发现该比率与前列腺组织恶性进程相关。
该研究说明了核编码线粒体蛋白质在肿瘤发生中发挥了重要作用，同时也显示出对完整线粒体蛋白质组鉴定的重要意义。
Kim等［16］采用蛋白质组学技术分析了人胃癌细胞系AGS，发现了4种高表达线粒体蛋白质：泛醇－细胞色素C还原酶（ubiquinol－cytochrome C reduc-tase）、烯酰辅酶A水合酶－1短链（mitochondrial short－chain enoyl－coenzyme A hydratase－1）、HSP6、线粒体延伸因子T（mitochondria elongation factor T），这些蛋白可能成为存在于肿瘤细胞线粒体上的生物标记物。
中国Li等［17］在对肝癌亚细胞结构的蛋白质组比较分析中，发现了14个差异表达的线粒体蛋白质，包括参与细胞能量代谢的相关酶081大连医科大学学报第34卷类、细胞骨架蛋白及蛋白质代谢相关蛋白，说明线粒体参与肿瘤发生发展的多个过程。
最近，Chen 等［18］在对3种恶性程度和侵袭潜能不同的乳腺癌细胞系的线粒体差异蛋白质组学分析中，发现了新的具有诊断意义的相关蛋白。
3．2线粒体蛋白质组学用于肿瘤耐药相关蛋白的筛选肿瘤细胞的耐药性与细胞内凋亡机制的异常改变密切相关，而线粒体对肿瘤细胞凋亡的调控可直接影响其耐药性。
Jiang等［19］比较了非霍奇金淋巴瘤（NHL）拉吉细胞（Raji cells）阿霉素（ADR）培养与正常培养细胞株之间线粒体蛋白的表达差异，发现了ADR培养的细胞线粒体中热休克蛋白70（HSP70）、抗增殖蛋白（prohibitin，PHB）和人腺苷三磷酸结合盒转运体B6（ATP－binding cassette trans-porter isoform B6，ABCB6）的异常表达。