生物信息学在蛋白质组学上的应用

盛铭浩

摘 要：在后基因时代的研究新领域当中，蛋白质组学具有十分重要的标志性意义。生物信息学的不断发展，极大的促进了蛋白质组学的进步。本文通过生物信息学与蛋白质组学数据库、蛋白质分析、蛋白质功能这几个方面的分析，阐述了生物信息学在蛋白质组学上的应用。

关键词：生物信息学；蛋白质组学；应用

前言：随着社会科技的快速发展，在信息时代下，软硬件不断进行更新换代，使得生物信息学得到了极大的进步。在后基因时代，为生物学方面的研究提供了更加准确、新颖、快捷的研究方式。在与基因组时代相比较，蛋白质组具有比基因组更大的挑战性和复杂性，因此需要大量有序的数据由生物信息学提供。由此可见，在现代生物信息学的发展当中，对蛋白质组学的数据进行应用、处理、搜选等，具有十分重要的意义。

一、生物信息学和蛋白质组学的概念

（一）生物信息学

随着人类基因组计划的启动，新兴了一门交叉学科，就是生物信息学。在该学科当中，包含了对生物信息的解释、分析、储存、处理、获取等工作，综合了生物医学、计算机学、统计学、数学等学科工具，对生物学数据当中所包含的生物学意义进行分析和阐释。在具体的应用当中，生物信息学的研究对象主要是一些生物大分子，例如蛋白质、核酸等的数据库。研究手段通常采用计算机科学、统计学原理和数学知识，以此进行加工、注释、管理、整理、存储这些生物学原始试验数据，使其形成的生物信息当中，具有明确的生物学意义。通过分析、比较、搜索、查询生物的信息，从中获得蛋白质与核酸的相互关系、结构功能、基因调控、基因编码等信息，实现对未知世界的探索。

（二）蛋白质组学

蛋白质组学指的是全部的蛋白质及其全部基因表达的存在方式，是在特定的时空当中，一个完整生物体、组织或是细胞当中，拥有的所有蛋白质。相比于基因组的概念，蛋白质组的概念具有很多方面的不同，在环境状态、组织等条件发生变化时，它都会随之改变。蛋白质组的特点是多变、复杂，在同一生物体的相同细胞当中，如果环境和时期不同，其中的蛋白质数量和种类都会存在差异。由此可以看出，蛋白质组并不是基因组的直接产物，在有些时候，基因组的数量可能还要小于蛋白质的数量[1]。在对大范围蛋白质和蛋白质组的应用、分析、分离的过程中，蛋白质组学是最主要的应用学科。与传统的某一类或单个蛋白质进行研究不同，蛋白质组学是对全部蛋白质的变化规律和动态进行研究。

二、生物信息学在蛋白质组学上的应用

（一）生物信息学与蛋白质数据库

近年来，随着计算机技术、大型服务器技术、互联网技术的发展和应用，极大的提高了研究蛋白质组的准确度和效率。在蛋白质组当前的研究能力和研究水平中，蛋白质数据库是一个重要的标志。目前，生物学数据库的总数量已经达到了500个以上，而其中关系到蛋白质的数据库就超过了300个。因此，在蛋白质数据库当中，生物信息学发挥着十分重要的作用。从不同的方面入手，可将蛋白质数据库分为不同的类别。例如，可以根据数据存储方式的不同、存储种类的不同、数据库内容的不同、专业数据库的不同等方面进行划分。

（二）生物信息学与蛋白质分析

在分析蛋白质组的时候，不单单是在查阅数据库和整合资料方面能够体现出生物信息学的作用，在蛋白质组研究领域当中，生物信息学软件的应用，更是发挥了至关重要的作用。在蛋白质分析软件的实际应用当中，综合应用蛋白质组研究中的鉴定技术和分离技术，采用质谱数据综合分析、Edman降解序列组合、2—DE图像分析等方法，对蛋白质进行识别[2]。同时利用电点、结构域、结构预测、序列分析等性质检测方法，预测和分析有价值的未知蛋白质。在蛋白质分析和预测当中，主要有蛋白质一级结构分析、蛋白质物理性质预测、蛋白质二级结构预测、蛋白质三维结构等工具和方法。

（三）生物信息学与蛋白质功能

随着生物信息学的不断发展，在预测和分析蛋白质组数据的同时，也能够全面的预测和分析已知或未知的基因产物。在实际应用中，模式识别是生物信息学最为常用的分析方法，该方法利用蛋白质序列结构中的一些特殊特征模体，对相关的蛋白质性质进行识别[3]。也就是在新的蛋白质序列当中，对具有标志性的结构或序列进行发现，同时对相应模式进行建立。之后从已知蛋白质的数据库当中，进行相似模式的搜集，从而对蛋白质归属进行判断，并对其功能进行预测。只有在一些特殊的条件和时期，一些基因才会被激活，从而得以正常的表达，而根本无法在正常人工模拟的环境当中进行表达。针对这种情况，也可以对生物信息学的方法进行应用，通过对未知蛋白质的预测、分析、计算，对其相应的功能信息进行获取。

结论：蛋白质是构成细胞和生物体的基本物质之一，蛋白质组在不同的生物体、不同的细胞、甚至不同的环境和时期当中，都表现出不同的性质。加深对蛋白质组学的研究，能够帮助我们更好的了解其特性。而在蛋白质组学的实际研究当中，生物信息学是必不可少的一个重要学科。通过应用生物信息学，能够更好的认识和了解蛋白质组，同时还能够预测和分析新的蛋白质组及其功能，从而更好的促进生物学相关领域的发展。

参考文献

[1]马袁君，程震龙，孙野青. 生物信息学及其在蛋白质组学中的应用[J]. 生物信息学，2013，10（01）：38-39.

[2]陈永对. 生物信息学在基因组和蛋白质研究中的应用[J]. 中国临床康复，2012，41（03）：136-139.

[3]南岩东，杨拴盈，田应选，霍淑芬，杜洁，金发光. 基于鸟枪法蛋白质组学和生物信息学技术对肺鳞癌表达蛋白质谱的分析[J]. 西安交通大学学报（医学版），2011，12（01）：10-16.