蛋白质组学的研究进展及应用

李为正

摘 要 21世纪是生命科学的时代。随着人类基因组序列的完成，生命科学跨入后基因组时代，研究这些基因的表达和调控成为首要任务，所以，蛋白质组学的研究成为21世纪生命科学的战略任务。蛋白质组学是研究生物体的全部或部分蛋白在生命活动过程中的作用与功能，可以说它是现代生物学研究的必备手段。本文通过分析蛋白质组学的内涵与研究进展，同时介绍了蛋白质组学的应用领域，来帮助人们更好地了解蛋白质组学的重要意义，推动蛋白质组学更好地发展。

关键词 蛋白质组学；研究；应用

中图分类号 R341 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0045-02

1 蛋白质组学

1.1 蛋白质组学的概念

蛋白质组学（Proteomics，又称作蛋白质体学）产生于20世纪90年代，是以生物体的全部或部分蛋白为研究对象，研究一个生物、一个细胞（组织）或基因组的蛋白质的变化规律的一门学科。蛋白质组学能够在整体水平上研究蛋白质的表达和调控的水平和规律，目的是了解蛋白质间的联系与相互作用，为生命活动规律提供理论和物质基础，也为人类的健康事业带来理论依据和解决方案。

随着人类基因组序列的完成，生命科学的研究重心向基因的表达产物，即蛋白质的研究上转变，蛋白质组学成为21世纪生命科学研究的战略任务与重点。

1.2 蛋白质组学的研究内容

传统的蛋白质研究注重的是单一的蛋白质的研究，而蛋白质组学注重的是生物体的全部或部分蛋白质的研究。随着学科的逐步发展，蛋白质组学的研究内容也在不断更新与完善。蛋白质研究中的翻译后修饰研究成为蛋白质组学研究中的重要内容，是因为翻译后修饰是蛋白质调节功能的重要方式。不同的细胞类型在发育期、成长期和不同病理条件下的基因表达是不同的，因此精确到细胞甚至是亚细胞上的蛋白质组学的研究是非常必要的。最后是二维电泳分离蛋白质。不同种类的蛋白质通过二维电泳按照等电点和分子量的差异进行分离，经过分离并进行技术处理的蛋白质就可以在质谱系统中得到分析，从而得到蛋白质的定性数据。

1.3 蛋白质组学的研究进展

蛋白质组学的首要任务是要建立以获取并分析蛋白质的状态与规律为基础的技术。为了达到这样的要求，就需要具备高通量的技术。在研究技术上，我国目前已经出现灵敏度高和高效的蛋白质分离鉴定方法，比如：二维色谱-串联质谱（2D-HPLC/MS-MS）、电离飞行时间质谱（MALDI-TOF/MS）等，并获得国际的认可，具有一定的优势。其中电离飞行时间质谱（MALDI-TOF/MS）是近年来应用较广的软电离生物质谱，具有准确度高、分辨率高和费用低等特点。因此，蛋白质组学的发展与研究技术方法的不断完善是分不开的。

目前，国内已有若干蛋白质组学研究重心或实验室相继成立，如复旦大学蛋白质研究中心，中国科学院蛋白质组学重点实验室等，为我国蛋白质组学的研究提供了更为专业、更为便利的技术服务平台。

1.4 蛋白质组学的研究意义

蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。蛋白质本身的存在形式和活动规律，如翻译后修饰、蛋白质间相互作用以及蛋白質结构等问题，必须要依赖于对蛋白质组学的研究来解决。蛋白质组学使我们从综合的和总体的角度，在分子水平上来研究和把握生命现象，这对于理解生命现象的本质，对于生命科学的每一个分支都将起到强有力的推动作用。几乎所有的生理和病理过程，以及药物和环境因子的作用都依赖于蛋白质，并引起蛋白质的变化。反之，对蛋白质组变化的分析也能提供对上述过程或结果的重要信息。任何一种疾病在表现出可察觉的症状之前，就已经有一些蛋白质发生了变化。因此寻找各种疾病的关键蛋白和标志蛋白，对于疾病的诊断、病理的研究和药物的筛选都具有重要意义。

2 蛋白质组学的应用

随着蛋白质组学研究技术的不断发展，蛋白质组学的发展与应用也越来越广泛，蛋白质组学影响着与生命科学或生活的许多方面。

2.1 蛋白质组学在基因组学中的应用

蛋白质组学的研究对象是生物体的全部或部分蛋白，因此它有助于分析确定基因组中的蛋白的数目和功能，帮助人类快速确定基因类型并确定具体方案。

2.2 蛋白质组学在药物研究中的应用

蛋白质组学可用于研究与大多数药物相互作用的蛋白分子，因为有些蛋白分子表达的变化对药物作用有着直接或间接的影响。研究蛋白质组表达在药物前后表达的不同可以评估药物的效果和作用。研究表明，由乙醇引起的肝硬化模型在采用2-D凝胶电泳和串联质谱技术下发现差异蛋白可能成为酒精性肝硬化的新药靶点。研究蛋白质组学有利于发现新的药物靶点，进一步清晰地阐明药物的作用，为新药的开发提供理论知识、实践方法和解决方案。

2.3 蛋白质组学在疾病研究中的应用

蛋白质组学在疾病研究中的应用主要体现在发现新的疾病体现物和探索人类疾病的发病机制与治疗方案和方法，在一定程度上能够加深对疾病的认识和了解，也对疾病的预防与治疗提供强有力的理论依据。蛋白质组学在疾病研究中的应用发展是较快的，前景也是较好的，许多疾病如恶性肿瘤、遗传性疾病和神经系统疾病等通过蛋白质组学对其的深入研究，取得了很显著的

效果。

在神经系统疾病中，阿尔茨海默氏病（Alzheimer disease）是老年人群中最常见的一种痴呆性疾病，严重危害着人们的健康，影响人们的健康质量和水平。PASINETTI等人在发现这些病人大脑皮质中某些基因产物的表达有所改变后，利用蛋白质组学研究证实蛋白质表达在疾病早期确实发生过改变。

2.4 蛋白质组学在植物中的应用

蛋白质组学的研究对象包括原核和真核微生物、动物、植物等范围。蛋白质组学在植物中的应用主要体现在植物所在环境中的应答与适应机制、植物遗传和细胞等。

3 结论

蛋白质组学是研究生物体的全部或部分蛋白在生命活动过程中的作用与功能，可以说它是现代生物学研究的必备手段，也是后基因组时代研究细胞、组织和生物个体蛋白质不可缺少的一门新的学科。同时蛋白质组学对生物体的生命现象的研究更直接，更直观。随着研究技术的不断发展与成熟，蛋白质组学的研究成果在生命科学和生活的各个领域得到广泛地应用，为进一步深入研究生命科学和生活的规律和变化提供了有力的科学基础。

我们要看到，研究蛋白质组学有助于了解蛋白质结构间的关系、蛋白质与细胞间的功能转变，而且揭示了疾病的发病机制和药物的标志物，对疾病的早期诊断和治疗、对药物的开发与靶点等方面有重大的意义，为人类的健康发展提供科学坚实的保障。

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