Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｍｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｙ ｅ ａ ｒ ｓ ａ ｒ ｅ ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｏ ｖ ｅ ｒ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｗｉ ｌ ｌ ｐ ｒ ｏ ｍｏ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｍｉ ｃ ｓ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｔ ｏ ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｅ ｒ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ
Ｌｉ Ｈｕ ｉ ，Ｈｏ ｕ Ｘｉ ａ ｏ ｍｅ ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（ Ｑｕ ａ ｌ ｉ ￣ Ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ ， Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ５ ４ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
［ 中 图分类 号］ Ｔ Ｑ ［ 文献 标识 码】 Ａ ［ 文章编 号］ ｌ ｏ ０ ７ ． １ ８ ６ ５ （ ２ ０ １ ６ ） ２ ４ ． ０ ０ ９ ４ ０ ２
Ｔｈ ｅ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｍｉ ｃ ｓ
，
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｏ ｍｉ ｅ ｓ ：ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ｅ ｓ ｓ
众 所周 知 ，蛋 白质 是生 理功 能的执 行 者 ，是生 命现 象 的直接 体 现者 ， 由于其 可 变性和 多样性 等特 殊性 质导致 了蛋 白质研 究技 术 远远 比核 酸技 术要 复 杂和 困难 得 多，但 正 是这些 特性 参与 和影 响 着 整个生 命过 程 。 于是鉴 于基 因组 研 究的种 种不 足和 蛋 白质研 究的 迫切 需求 …，人 类经 过 一 个世纪 的跋 涉 ，重 返 蛋 白质这 个现 代 生 命科学 的发 源地 之一 。 蛋 白质组学 这个 概念 ，最早 是在 ｌ ９ ９ ５年提 出的， 它 在本 质 上 指 的是 在 大规模 水甲 上研 宄 蛋 白质的 特征 ，包 括 蛋 白质 的表 达水 翻 译后 的修 饰 ，蛋 白与 蛋 白相互 作用 等 ，由此 获得 蛋 白质 水 平 上的关 于疾病 发 生 ，细 胞 代谢 等过 程的 整体 而全 面 的认识 。 目 前 ， 在蛋 白质功 能 方面 的研 究是 极其 缺乏 的 。犬 部分通 过基 因组 测 序而 新 发现 的基 冈编码 的 蛋 白质的 功能 都是 未 知的 ，而对 那些 已知功 能 的蛋 白而 青 ，它 们 的功 能也 大多 是通 过 同源基 因功 能类 推 等方 法推 测 出来 的 。有 人 预测 ，人 类基 因组 编码 的 蛋 白至 少有 半是 功能 未知 的 。因此 ，在 未来 的 几年 内，随着 至 少 ３ ０ 种 生物 的基 因组测 序工 作 的完成 ，人们 研 究的重 点必将 转 到 蛋 白质 功 能 方 面 ，而 蛋 白质 组 的研 究正 可 以完成 这样 的 目标 。在 蛋 白质 组 的 具 体应 用 方面 ，蛋 白质 在疾 病 中的重 要作 用使 得 蛋 白质 组学 在 人 类 疾病 的研 究 中有着 极为 重要 的 价值Ｉ ２ １ 。 现 在 ，蛋 白质组 学在 人 类疾病 中 的应 用 已经 在 一些 疾病 如 皮 肤 病 ，癌症 ，心 脏病 中广 泛 开展 了 。而这 些研 究 则主要 集 中在这 样 几个 方 面： 寻找和 疾病 相 关的 单个 蛋 白，整 体研 究某 种疾 病 引 起 的 蛋 白表达或 修饰 的变 化 ，利 用蛋 白质 组 寻找一 些致 病微 生物 引起 的疾 病 的诊 断标 记和 疫 苗等 。下 面 ，我们 就将 就 蛋 白质 组学 的基本 技术 和这 些领 域 的应用 作一 些介 绍 。 蛋 白 质 组 学 研 究 的基 本 实 验 手 段 就 是 利 用 双 向 凝 胶 电泳 （ ｔ ｗ ｏ — ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ￣ ｏ ｐ ｈ ｏ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ，２ Ｄ Ｅ ） ，在整 个基 因组 水 平 上检 测 蛋 白质 表达 的情 况 Ｊ 。双 向凝胶 电泳首 先利 用 等 电点 聚 焦 来分 离 不同等 电点 的蛋 白， 再 利用 Ｓ ＤＳ — Ｐ Ａ Ｇ Ｅ来 分 离不 同分 子 量 的 蛋 白，其 分辨 率是 非常 高的 。微 克级 的 蛋 白质 就可 以被 很好 的分辨 开 了，如 在微 克级 水 平上 ，有 人从 一个 蛋 白混合 物 中最 多 分开了 ｌ １ ２ ０ ０种 蛋 白质 ，数 量 是非常 可观 的 。因 而 ，微 克级 的 蛋 白的 双向凝 胶 电泳常 破用 来 初步 检测 表达 或修 饰有 变化 的 蛋 白。 然 后 ，同样 的 蛋 白混 合物 样 品可 用于毫 克级 的 ２ ＤＥ ，这样 ， 电泳 图谱上 的每 一 个 多肽 就 可被 纯化 并进 行 下一 步的 分析 ，如质 谱 ， 末端 或 中 间的氨 基 酸序 列分 析等 。仅 仅进 行双 向凝 胶 电泳 显然 是 远 远不 够 的， 因为 由双 向 电泳得 到 的蛋 白质表 达情 况 的变化 并 不 能和 具体 的何种 蛋 白表达 出了变 化联 系起 来 。而 一 些 如蛋 白质 印 迹 或凝 集 素亲和 印迹 等传 统 技术 对于 这方 面 的信 息也 帮助 不大 。 为 了鉴定 这 由电泳 得来 的蛋 白， 质谱 （ ＭＳ ，ｍａ ｓ ｓ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍｅ ｔ ｙ） ｒ 被广泛 应 用在 蛋 白质组 学 中。对 于蛋 白质 的 鉴定 ，有两 种方 法 用 的 最 为 广 泛 ， 即 ＭＡ Ｌ ＤＩ — ＭＳ （ ｍａ ｔ ｉ ｒ ｘ — ａ ｓ ｓ ｉ ｓ ｔ ｅ ｄ ｌ ａ ｓ ｅ ｒ ｄ ｅ ｓ ｏ ｒ ｐ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｏ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 和 Ｅ Ｓ Ｉ ． ＭＳ （ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｐ ｒ ａ ｙ ｉ ｏ ｎ ｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ） 。这 两种 方法 各有 自 己的适 用 范围 ，通 常前 者对 于分 析高 分子 量 的蛋 白更有 效 ，而 后 者 对 于蛋 白的检 测 灵敏 度更 高 ，常可 达到 飞 克级 水平 以下 。质谱 可 以用 于蛋 白质分 析主 要是 因 为它 可 以提 供特 定 蛋 白的不 同方 面 的结 构信 息 ，如它 可直接 测 定 蛋 白或 多肽 的 分子 量信 息 ，也可 用
广
东
化
工
２ ０ １ ６年 第 ２ ４期
ＷＷＷ． ｇ ｄ ｃ ｈ ｅ ｍ． ｔ ｏ ｍ
第４ ３ 卷总第 ３ ３ ８ 期
蛋 白质组学研 究进展
李 会 ，侯 小 梅
（ 陕西 省石油 化 ｌ Ｉ ［ 研 究设 计院检 测 中心 ，陕 西 西 安 ７ １ ０ ０ ５ ４ ）
【 摘 要】 文 章总 结 了近年 来 在蛋 白质组 学相 关 的分离 、分析 技术 、相 关应 用方 面 、目前 存在 的 问题及 研 究前 景等方 面作 一简 单综述 的 研 究进 展 ．通过 这 些方面 的 研究将 推动 蛋 白质组 学研 究 水平 向更 高层次 发展 。 ［ 关键 词】 蛋 白质 组 学 研究进 展
，
‘
来 获得 一些 蛋 白质序 列信 息等 。同时 ，质 谱也 可通 过 多肽 片段 分 子 量 的改变 来得 到 一些 关于糖 型 ，磷 酸化 和其 它翻 译 后修饰 的 数 据 Ｊ 。因 此 ，质谱 对 于蛋 白质 的 鉴定 是 非常重 要 的 ，而它 的进 展 也 无疑 会 大大促进 蛋 白质 组学 的研 究进 展 。 在 疾病 发生 过程 中 ， 由于和疾 病相 关 的遗传 信 息 的变化 常 常 会导致 蛋 白的种 类和 数 量发生 变 化 ，而这 些变 化是 可 以被 可 以被 高解析 度 的双 向凝胶 电泳 所检 测 到的 ，这 就是 利用 蛋 白质组 学 寻 找 和鉴 定疾 病相 关蛋 白的依据 。 双 向凝 胶 电泳 已经被 成功 的用 于 发现 化学 诱导 的 鼠的肝 癌相 关蛋 白中 。而双 向 电泳 和蛋 白质 化学 方法 的联 合应 用 也更深 化 ｒ 对 这些 癌症 相 关蛋 白的 具体 特征 的认 识 。在用 Ｎ 一 甲基 Ｎ 亚硝 基 脲 诱导 了鼠的肝 癌 后，利 用双 向电泳 发现 了一 些表 达有 变化 的 蛋 白，经 氨基 酸序 列 分析后 ，分析 其 中一个 蛋 白是来 源 于肝癌 的 醛 糖 还原 酶样 蛋 白ｆ ｈ ｅ ｐ ａ ｔ ｏ ｍ ａ — ｄ ｅ ｉ ｒ ｖ ｅ ｄ ａ ｌ ｄ ｏ ｓ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ａ ｓ ｅ ． １ ｉ ｋ ｅ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｉ ｎ １ 。 这 个蛋 白分子量 为 ３ ５ Ｋ Ｄ ａ ，等 电点 为 ７ ． ４ ，它 是 一种 在肝癌 和 胚 胎 的肝 中特 异性 表达 的 蛋 白。利用 双 向 电泳得 到 了这样 一种 可能 和 癌症 相 关的 蛋 白后， 一些 蛋 白质化 学的 方法 可用 来对这 种 蛋 白 和 疾病 的相 关性 作进 一步 的研 究 。 有 人利 用 免疫组 化 的方法 发现 ， 直 接针 对来源 于肝 癌 的醛 糖还 原酶 样蛋 白的抗 体 Ｆ Ｒ — ｌ 表明， 这 个 蛋 白在 化 学诱导 的肝 癌 小 鼠的发生 肿瘤 转化 的 前期 和转 化 的 期 就 已经 有 很强 的表达 了，而 正常 肝组 织 中并无表 达 。这 都 是该 赁 白涉及 肝癌 发生 过程 的有 力证 据ｌ Ｓ ｌ 。 已有 的一些 关于 此 蛋 白的研 究表 明 ，醛糖还 原 酶是 还原 酶超 家 族 的成 员，在 山 梨糖醇 途径 中它 可 以催 化葡 萄糖 向 山梨糖 醇 的 转 化 ，而 且在一 些糖 尿病 的并 发症 的 发生 中它 也有 作用 。作 为一 种 酶 ，它 可 以水解 一些 生物 异源物 质 等 ，凶此 它也 参 与 了一 蝗解 毒 过程 。 而在肝 癌 发生过 程 中 ，一些解 毒 酶的 表达 水平 或活 力增 高 已是 公认 的事 实 了。对 于醛 糖还 原 酶这 一类有 解 毒功 能 的蛋 白 来 说 ，只有 由双 向 电泳 发现 的肝癌 来源 的 醛糖还 原 酶样 蛋 白是 与 肝 癌相 关 的。它 首 先在胚 胎肝 中表 达 ，但 在成 年 的肝 中就 不表达 了 。肝 癌发 生 时 ，它又重 新表 达 了 。因此 ， 目前可 以初步推 断 ， 醛 糖还 原酶 样 蛋 白在 肝癌 发生 过程 中是与 肝的解 毒 过程 相关 的 。 现 在 ，在 人的肝 癌 中 ，也找 到 了鼠的 醛糖 还原 酶样 蚩 白的 同源 蛋 白 ，它 同样 是在 人 的不 同组织 中选 择性 表达 的 。 对 于 大 多数 疾病 来说 ，疾 病造 成 的往 往不 只一 个或 几 个蛋 白 的变化 ，参与疾 病过 程 的蛋 白 的数 目也是 很大 的 ，因此 除 了通过 双 向凝 胶 电泳 来寻找 与疾 病 相关 的单 个蛋 白外 ，通 过 蛋 白质组对 表 达情 况有 变化 的 蛋 白在整体 水 平上 的研 究 同样是 非 常重 要的 。 目前 ，在利 用双 向 凝胶 电泳进 行 的蛋 白整 体水 平 的研 究方 面 ，扩 张 性 的心肌 病（ Ｄ ｉ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｄ ｉ ｏ ｍ ｙ ｏ ｐ ａ ｔ ｈ ｙ ，Ｄ Ｃ Ｍ） 是一 个较 好 的例 子 。 扩 张性 的 心肌病 是 一种 严重 的心脏 疾 病 ，对于 这种 疾病 的致 病 机 理 和涉 及 的分 子都 还不清 楚，而 且 ，对于 这样 一种 复 杂的疾 病 来 说 ，也不 可能 仅 由一种致 病机 理造 成 。 因此 ，对 于这 样的疾 病 ， 从 整体 的 蛋 白质 组 水平 来研 究 是极为 必要 的 。另外 ，相对 其它 组 织 而 言 ，主要 由心 肌细 胞组 成 的心脏 是 ‘ 种相 对均 ‘ 的组 织 ，这 也 为用 双 向凝 胶 电泳进 行 蛋 白质 组 的研 究提供 了 良好 的基础 。对 Ｄ Ｃ Ｍ 的蛋 白质 组 的研 究在 九十年 代初 就 已经 开始 了，目前 ， 心 肌