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蛋白质组学在肿瘤研究中的应用

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The applications of proteomics in tumor researches ZHOU Yong—jun,HOU Gan,HUANG Di—nan,CHEN Shu—yong Institute of Biochemistry and Molecular Biology,Guangdong Medical College,Zhanjiang 524023,China. 【Abstract】Proteomics is the study of constitution of all proteins and their dynamic changes in cells,tissues or or— gans.It quantitatively and dynamically studies an organism as a whole at the protein level and a complete protein li— brary will be established.By using proteomics technique to separate and identify the differentially expressed protein between tumor cells and normal origin cells,more tumor specific markers will be found.It can provide more research i— deas and theoretical basis to reveal the pathogenesis of tumors,tumor metastasis,drug resistance and tumor therapy. 【Key words】proteomics;tumor;diferentially expressed protein Modem Oncology 2008,16(12):2198—2202 

【指示性摘要】蛋白质组学是研究细胞、组织和器官内所有蛋白质的组成及其动态变化的科学,是在蛋白质水 平上定量、动态、整体地研究生物体,并建立完整的蛋白质文库。应用蛋白质组学技术分离鉴定肿瘤细胞与 常起源细胞之间的差异表达蛋白,可为寻找肿瘤的特异标志物,揭示肿瘤的发病机制,研究肿瘤转移、耐药机 制及肿瘤治疗等提供更多的研究思路和理论依据。 【关键词】蛋白质组学;肿瘤;差异表达蛋白 【中图分类号】R730.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672—4992一(2008)12—2198—05 

【收稿日期】 【修回日期】 【基金项目】 【作者单位】 【作者简介】 

2oo7一l2—12 2oo8—03—07 广东省自然科学基金(编号:5011588);广东省自然科学基金(编号:04011397) 广东医学院生物化学与分子生物学研究所,广东湛江524023 周勇军(1982一),男,湖南邵阳人,硕士研究生,主要研究方向:肿瘤蛋白质组学。 现代肿瘤医学2008年l2月第16卷第l2期 肿瘤是严重威胁人类健康的高发病率和高死亡率疾病。 肿瘤的发生是在环境与遗传因素相互作用下,机体正常细胞 经多因素、多基因、多途径协同作用发生转化,失去原有的生 长分化调节而异常增生的结果。在这一癌变过程中,不论是 环境还是遗传因素,最终都必须通过基因及其相应的蛋白质 来发挥作用,基因的功能活动最终也要靠蛋白质来体现…。 由于在DNA—mRNA一蛋白质的过程中存在着转录后剪切 和翻译后的修饰加工及蛋白质合成后的转移定位等多种变 化,使得基因组DNA或mRNA的水平和状况并不完全代表 蛋白质的水平和状况 。因此,有必要从蛋白质整体水平来 揭示肿瘤的发生发展,阐明其癌变本质。应用蛋白质组学技 术进行肿瘤蛋白质组学研究,通过比较分析差异表达蛋白, 可以从组织或细胞蛋白质整体水平上揭示肿瘤的发生发展。 本文综述了近年来蛋白质组学技术应用于肿瘤研究的一些 进展。 1蛋白质组学的概念及肿瘤蛋白质组学研究的相关技术 1994年,澳大利亚科学家Wilkins和Willian首次提出蛋 白质组学的概念,其含义是指一个基因组、一种生物或一种 细胞/组织所表达的全套蛋白质,也可以说是指细胞、组织或 机体全部蛋白质的存在及其活动方式 。蛋白质组学是研 究细胞、组织和器官内所有蛋白质的组成及其动态变化的科 学,是在蛋白质水平上定量的、动态的、整体的研究生物体, 并建立完整的蛋白质文库,这对于了解生命现象的本质具有 重大意义。其研究领域主要包括三个方面:①蛋白质大规模 鉴定和转录后修饰的研究;②对肿瘤等疾病有广泛应用前景 的蛋白质表达水平的比较,即差异显示蛋白质组学;③应用 质谱技术和酵母双杂交技术对蛋白质间相互作用的研究。 随着蛋白质组学研究的不断深入,现已形成一个“肿瘤蛋白 质组学”的分支。肿瘤蛋白质组学可动态、整体、定量地观察 肿瘤发生、进展中蛋白质种类、数量的改变,现已广泛用于各 种肿瘤的研究。 肿瘤蛋白质组研究的发展主要依赖于三大技术的进步: ①双向凝胶电泳(two—dimensional electrophoresis,2一DE)分 析分离技术的发展,它是一种用于由细胞、组织或其他生物 样本中提取的复杂蛋白混合物分析的高效且广泛应用的检 测方法,也是目前常用的一种能分离大量蛋白质并进行定量 的方法 J,具有高通量、高灵敏度、高分辨率的特点 ;②电 喷雾质谱(electro spray ionization mass spectrometry,ESI—MS) 和基质辅助激光解吸飞行时间质谱(matrix—assisted laser desorption ionization of flight mass spectometry,MALDI—TOF— MS)技术的发明及在蛋白质分析中的成功应用,使具有极高 的灵敏度的质谱技术成为蛋白质组研究的核心工具,是目前 蛋白质组研究技术中最具活力和潜力的技术,其基本原理是 通过电离源先将样品分子离子化,再根据各离子间荷质比 (m/z)的差异分离蛋白质,并确定其分子量和PI等属性参 数 ]。③生物信息学,生物信息学技术由数据库、计算机网 络和应用软件组成,运用数学和信息学技术,组织和分析数 据,可用于蛋白质的结构预测、数据库建立及分析。目前蛋 白质组研究的主要方法之一是利用双向凝胶电泳来分离复 杂的蛋白组分,并利用专门的计算机软件对所得的图象进行 数据采集和分析,然后采用氨基酸组成分析、微量蛋白质序 列分析、质谱分析等技术,对从凝胶上回收的蛋白质斑点进 行精细的鉴定,获得有关蛋白质的等电点、分子量、数量、表 ・2199・ 达变化及翻译后加工等方面的大量信息。 2蛋白质组学在肿瘤研究中的应用 2.1 寻找肿瘤相关的特异性蛋白标志物 应用2一DE联合质谱可以鉴定分离肿瘤细胞与正常起 源细胞之间的差异表达蛋白,而这些差异蛋白点隐含着巨大 的生物学信息,其中一些特异性蛋白就是肿瘤的特异标记 物,因此2一DE联合质谱被广泛应用于发现新的标志物 。 肿瘤的早期发现是肿瘤防治中的关键,但肿瘤发生的早期常 常缺乏特定的症状,大多数恶性肿瘤被发现时已是晚期,并 伴有广泛的转移。因此找到合适的肿瘤标志物进行早期诊 断和治疗就显得尤为重要 。 结直肠癌是常见的恶性肿瘤之一,近年在我国的发病率 和死亡率也迅速上升,早期诊断和治疗是减少其死亡率的有 效途径。Roessler M等 应用双向凝胶电泳分析16例配对 的结直肠癌和邻近的正常组织样本。发现了735个表达差 异的蛋白质点,并采用质谱技术鉴定5种蛋白质在结直肠癌 中表达异常增高并经免疫印迹法证实,如B一转化生长因子 诱导蛋白IG—H3、烟酰胺一N一甲基转移酶、腺甙双磷酸激 酶等。再应用高敏感的免疫测定方法测定血清中的烟酰胺 

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