微生物蛋白质组学的研究进展_聂丽

浅谈蛋白质组学的研究进展作者：冯雅子瑄来源：《中国科技纵横》2019年第06期摘要：目的：帮助公众了解蛋白质组学。

方法：以文献研究为主，对蛋白质组学技术的研究进展和应用进行梳理。

结果：蛋白质组学是一类以蛋白质体系为研究对象的新技术，目前其主要进展包括高效的样品预处理技术、高准确度高覆盖的蛋白质定性与定量分析技术、蛋白质相互作用组分析技术上，并在妊娠期母胎疾病诊断、食品鉴伪、药用植物研究等方面取得了突破性应用。

结论：蛋白质组学对于生命科学领域的基础研究和人类健康保健技术发展有着重要意义。

关键词：蛋白质组学;研究进展;应用;母胎疾病诊断;骨质疏松症防治;食品鉴伪中图分类号：Q51 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）06-0194-020 引言蛋白质组学是后基因组计划中的重要研究部分，它是一个蛋白质研究和基因组学相结合而产生的新领域，受到科学研究者们极大的重视。

简单来讲，蛋白质组学就是以蛋白质为研究对象，只不过该研究是在更整体、更全面的层次上进行。

蛋白质组学注重如何动态描述基因调节，通过对细胞、组织或生物体蛋白质组成及其变化规律的研究，解释基因表达调控的机制。

从本质上讲，蛋白质组学的研究集中在蛋白质的表达、翻译后的修饰以及蛋白与蛋白间相互作用，从而帮助科学家在蛋白质水平上认识疾病机理，了解细胞生成代谢过程。

蛋白质组学为人类探索生命的起源和发展提供了技术手段和理论基础，还对人类健康事业（比如疾病机理、疾病预防、疾病治疗）的发展起着极为重要的作用。

1 蛋白质组学的研究进展1.1 高效的样品预处理技术高度复杂的生物样品始终是蛋白质组学研究中的难题。

高效地完成样品预处理，使被测组分全部转入溶液，能够在很大程度上降低生物样品的复杂度。

但是如何解决疏水性膜蛋白质溶解困难问题、减少生物样品中的低丰度蛋白质在提取时的损失仍是蛋白质组预处理技术的关键。

中国科学院的张丽华教授发现氯化-1-十二烷基-3-甲基咪唑离子液体具有用于蛋白质预处理的辅助增溶优点，比如该离子液体酶活和质谱兼容性好、溶解能力强等。

生物医学中的蛋白质组学研究进展近年来，生物医学研究中的蛋白质组学已受到广泛关注。

蛋白质组学是一种高通量技术，可以对大量的蛋白质进行分析，从而为研究生物学、生物化学、医学、药学等领域提供更深入的了解和新的解决方案。

蛋白质组学研究是一种把人体中的所有蛋白质进行系统分析的科学方法。

通过蛋白质组学研究，可以加深人们对蛋白质的认识，探讨蛋白质在复杂生物学基础上的功能以及与疾病的关系。

这一方法已经极大地推动了生物学、生命科学和生物医学的发展。

近年来，许多科学家已经把研究重心转向蛋白质组学，在这一领域里取得了许多进展。

现在，蛋白质组学已经成为医学诊疗和新药研发的重要方法。

一、蛋白质组学技术蛋白质组学技术是指将蛋白质从生物样品中提取出来，并通过分离和鉴定来确定其种类、数量、结构和功能等的技术。

具体包括质谱技术、二维凝胶电泳、蛋白质芯片、蛋白质相互作用技术等。

1.质谱技术质谱技术最为成熟，在蛋白质组学中得到广泛应用。

分析前，蛋白质需要经过某些步骤，如消化、分离、富集，最后才能进入质谱仪。

2.二维凝胶电泳二维凝胶电泳分离、定量、鉴定和分析蛋白质是蛋白质组学中最经典和传统的方法之一。

这种技术可以将复杂的蛋白质混合物分离成数千个不同的蛋白质，对于大量蛋白质的鉴定具有非常大的优势。

3.蛋白质芯片蛋白质芯片被认为是蛋白质组学领域中非常有前途的技术之一，即将大量不同的蛋白质在几张平凡玻片或其他基材上通过特殊的技术进行分析。

蛋白质芯片具有高通量、高精度、高效性和可重复性，对于筛选药物靶点、发现新的蛋白质以及蛋白质相互作用等方面都具有很强的优势。

4.蛋白质相互作用技术蛋白质相互作用技术通过探测不同蛋白质之间的相互作用，能够解决许多疾病发生的分子机制问题。

蛋白质相互作用技术已经成为细胞生物学、医学等领域的研究重点。

二、蛋白质组学在疾病的研究中的应用蛋白质组学关注蛋白质的表达、定量、亚细胞位点定位、翻译后修饰等，在生物医学研究中，已经广泛地应用于疾病的诊断、治疗和预防等方面。

蛋白质组学研究的现状和未来随着科学技术的不断发展，各个领域也越来越得到人们的重视。

其中，生命科学领域的研究成果对医学、生物学等领域都有着深刻的影响。

而蛋白质组学作为一种较为新兴的技术，其研究也受到了越来越多的关注。

本篇文章将介绍蛋白质组学研究的现状和未来。

一、蛋白质组学研究的背景蛋白质是生命体中最为重要的分子之一，它们负责调节生命体内的许多关键过程，如催化化学反应、支持细胞结构和传递信号等。

蛋白质组学研究的目的就是发现、识别、定量、分析和模拟生物体中所有蛋白质在特定时间和环境下的表达、结构、功能、相互作用和调节。

与其它技术不同的是，蛋白质组学通过综合分析其它多种技术获得的大量数据，从而全面认识生物体中蛋白质在宏观和微观层面上的作用机制。

二、蛋白质组学研究的核心技术蛋白质组学是一种综合的技术，并需要多种技术的有机结合才能实现从样本中获得大量有关蛋白质的信息。

在这个过程中，其中最主要的技术是质谱技术和蛋白质芯片技术。

1、质谱技术质谱技术是一种分析技术，通过质谱仪将大分子物质分解成其成分离子，并对这些离子的分子质量进行质量测定、分析和鉴定。

应用到蛋白质组学研究中，它可以通过肽段质谱和蛋白质质谱分析等手段，对蛋白质进行鉴定和定量的工作。

同时，质谱技术作为高通量研究中的核心技术之一，也可通过基于“表征-鉴别-定量”策略从样本中高效地获得大量的蛋白质。

在高通量蛋白质组学研究中，质谱技术所扮演的角色越来越重要，其自动化、灵敏度、精度、准确度和高通量检测能力甚至被认为是蛋白质组学研究的“金标准”。

2、蛋白质芯片技术蛋白质芯片技术是以蛋白质为基质，类似于DNA芯片的方法检测和解析蛋白质功能。

与质谱技术所使用的方法不同，蛋白质芯片技术则基于蛋白质本身对于化学环境、温度、酸碱性、电场等因素的变化反应产生的行为，检测和解析蛋白质的性质和功能。

对于蛋白质芯片技术的发展实现，一方面这种技术可针对某些单一蛋白质的研究，另一方面也可针对高通量蛋白质研究。

基于蛋白质组学技术研究微生物宿主互作机制在微生物学领域中，研究微生物与宿主之间的互作机制是一项重要任务。

对于人类健康和疾病的理解，以及对微生物及其功能的深入了解，这项研究至关重要。

随着蛋白质组学技术的发展，我们现在能够更加深入地研究微生物与宿主之间的互作机制。

蛋白质组学技术在微生物学领域中的应用已经成为一项热门的研究方向。

这种技术可以通过对微生物和宿主细胞中蛋白质的定量和定性分析，为了解微生物侵入宿主细胞、调控宿主免疫反应以及产生疼痛和炎症反应的机制，提供新的方法和视角。

蛋白质组学技术能够同时检测到成千上万种蛋白质，并分析它们之间的相互作用和关系。

这项技术还可以通过大规模筛选和分析蛋白质来寻找治疗微生物感染的新药物。

这些从蛋白质组学研究中获得的信息可以帮助科学家更好地了解微生物侵入和感染宿主的机制，并有效地提高治疗微生物感染的成功率。

蛋白质组学技术的应用蛋白质组学技术的应用在微生物学中是非常广泛的。

广泛应用领域包括：抗菌药物筛选、疫苗开发、微生物诊断、预防和控制微生物感染等。

在蛋白质组学技术的帮助下，科学家可以更精确地了解宿主免疫反应的机制，并探索新的治疗方法。

例如，在某些情况下，微生物感染可能会导致疼痛或刺激免疫系统，进而导致炎症。

蛋白质组学技术已经帮助科学家找到了控制这些反应的方法。

通过治疗这些炎症反应，可以防止微生物感染面临的恶化和严重后果。

蛋白质组学在微生物研究领域的一项重要应用是疫苗研究和开发。

科学家需要了解微生物如何在人体内侵入，从而才能开发有效的疫苗。

疫苗需要包含能够引起免疫反应的微生物蛋白质。

蛋白质组学技术可以协助科学家从大量蛋白质中筛选出有用的蛋白质，以开发更安全和高效的疫苗。

蛋白质组学技术还可以用于诊断微生物感染。

对病人的血液、尿液或皮肤样本进行分析，可以通过检测微生物产生的特定蛋白质来确定微生物是否存在。

这种诊断方法比传统的培养方法更加准确和快速。

蛋白质组学技术应用的挑战蛋白质组学技术在微生物学领域中的广泛应用也有一些挑战。

21世纪的生物学蛋白质组学的进展3李　林(中国科学院上海生命研究院,上海生物化学研究所,分子生物学国家重点实验室,上海200031)摘要　蛋白质组学是在细胞的整体蛋白质水平上进行研究、从蛋白质整体活动的角度来认识生命活动规律的一门新学科.简要介绍蛋白质组学的科学背景及其最新发展.关键词　蛋白质组,蛋白质组学学科分类号　Q7 当今生物学研究已经进入了这样一个时代,在生物大分子的整体水平上将不同的研究技术与手段有机结合以攻克生物学的难题.这一点突出体现在基因组学(genomics)以及随之产生的蛋白质组学(proteomics)等新学科领域的研究中.1　蛋白质组学产生的科学背景 众所周知,始于20世纪90年代初的庞大的人类基因组计划业已取得了巨大的成就,几个物种(包括人类)的基因组序列已经或即将完成.生命科学已实质性地跨入了后基因组时代,研究重心已开始从揭示生命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的研究上.这种转向的第一个标志是产生了功能基因组学(functional genomics)这一新学科,即从基因组整体水平上对基因的活动规律进行阐述.如在mRNA水平上通过DNA芯片技术检测大量基因的表达模式.而第二个标志则是蛋白质组学的兴起. 蛋白质组(proteome)一词是澳大利亚Mac2 quarie大学的Wilkins和Williams在1994年首次提出,最早见诸于文献是在1995年7月的《Electrophoresis》杂志上[1～3].它是指基因组表达的全部蛋白质及其存在方式.蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式,其内容包括鉴定蛋白质的表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用等.国内已有多篇综述文章介绍了蛋白质组学的产生背景与科学意义[1～3].从蛋白质组的定义上就可以清楚看出,蛋白质组学不同于传统的蛋白质学科之处在于它的研究是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的,它从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动的角度来揭示和阐明生命活动的基本规律.2　蛋白质组研究的重要性与艰难性 时至今日,不少人对蛋白质组学仍然存在两个基本疑问,一是针对其意义,为什么有了基因组研究特别是功能基因组研究还要有蛋白质组研究?二是针对其可行性,现有的技术手段能否实现蛋白质组学的目标? 第一个疑问里面实际上还存在两个问题,一个是对基因组学(或者功能基因组学)的内容如何界定的问题,也许不少人认为基因组学(或者功能基因组学)已包括了蛋白质组学的内容,它们之间的关系就如同文具和铅笔刀的关系.如果这样认为,这个疑问当然就不需要解答了,这个问题也就变得没有意义了.解答上述疑问当然是针对第二个问题,在这里基因组学(或者功能基因组学)与蛋白质组学被看成是“姐妹”关系,只是不少人不理解为什么当我们已经能够在mRNA(cDNA)水平上简便、快速和大通量地检测基因的表达,发现基因表达的规律以及据此发现大量的差异表达基因等,还需要进行蛋白质组研究?而且,对蛋白质表达的检测要费时费力得多. 要解答这个疑问也许不是很困难.首先,我们知道,生物功能的主要体现者或执行者是蛋白质,蛋白质的表达水平、存在方式及相互作用等直接与生物功能相关.其次,DNA芯片技术虽然能给出生物体所启动基因的相关信息,但它并不能反映蛋白质合成的情况,即mRNA的水平(包括mRNA　3国家自然科学基金重大项目资助(39990600).　Tel:(021)64374430,E2mail:lil@　收稿日期:2000204218的种类和含量)并不能反映蛋白质的表达水平,它们之间的相关性很差.再一点,蛋白质具有自身特有的活动规律,如蛋白质的修饰加工、转运定位、相互作用等,这一切都与生物学功能密切联系,对其了解恐怕必须要在蛋白质水平上进行研究.再加上前面谈到的蛋白质组学与传统蛋白质研究的区别,不难理解蛋白质组研究的重要性和必要性. 但是,也应该看到蛋白质组研究的艰难性.首先,蛋白质组具有多样性和可变性.对于一个机体而言,基因的数量是稳定不变的,而蛋白质的种类和数量在同一机体的不同细胞中是各不相同的,即使同一种细胞在不同时期、不同条件下,其蛋白质组也是在不断的改变之中.而且在病理或治疗过程中,细胞蛋白质的组成及其变化,与正常生理过程的也不同.其次,蛋白质组具有复杂性.由于蛋白质存在翻译后修饰,所以一个mRNA往往对应多个蛋白质.也就是说,蛋白质的数量远远多于基因的数量,对于人类,这个数目起码是三倍.再一点,由于蛋白质无法象DNA一样被“扩增”,蛋白质组中含量低的蛋白质在大规模的检测中很难被检测到,而有些对细胞功能产生重大影响的蛋白质其表达量往往是比较低的.因此可以看出,面对生物体在其生命的不同时期合成的比基因组更庞大的整套蛋白质,实现鉴定其这一目标显得更庞大、更复杂和更富有挑战性. 总体上看,蛋白质组研究可分为两个方面,一是对蛋白质表达模式(或蛋白质组组成)的研究,另一方面是对蛋白质组功能模式(目前主要集中在蛋白质相互作用网络关系)的研究.对蛋白质组组成的分析鉴定是蛋白质组学中的与基因组学相对应的主要内容.它要求对蛋白质组进行表征,即所有蛋白质的分离与鉴定及其图谱化.具体有两个基本步骤:第一步是从样品中分离蛋白质,第二步是鉴定被分离的蛋白质.双向凝胶电泳(2D GE)和质谱(MS)技术是当前上述两个步骤中的二大支撑技术.应该看到,目前这些技术手段还有相当的局限性,如蛋白质分离的分辨率、检出的灵敏度以及鉴定的自动化等还有待提高和解决,其难度是很大的.因此,上面提到的关于蛋白质组学的第二个疑问在科学家中是普遍存在的,实际上也是困扰直接从事蛋白质组学工作的研究人员的一个问题.不过,回想起当初人类基因组计划刚提出的情形,科学家们也是分为满怀激情、怀疑和冷漠三种态度.其关注的核心问题恐怕也是对技术手段与目标关系的考虑.许多人甚至因为人类基因组测序工作的庞大而感到徘徊和沮丧,投资问题也是一再探讨.然而通过实践表明所忧虑的这一切都是可以解决的.有人认为蛋白质组学的技术困难不会持续太久,只要对该项目进行投资,一些技术问题很快就能解决[4]. 近来,蛋白质组学有关的技术和生物信息学在不断的并迅速的开发和发展中[5].作为蛋白质组学当前的关键技术之一的双向电泳技术的灵敏度和分辨率不断得到提高,最高可达到11000个蛋白质点的分辨率.与此同时,一种基于芯片技术的蛋白质检测的更先进的方法———抗体与蛋白质阵列技术(antibody and protein2array technologies)也在迅速发展,可望能够快速并且平行定量分析蛋白质的分布[6].许多人认为找到一种新的大规模制备高质量抗体的方法可能对蛋白质组学产生第二次革命.抗体可以象cDNA微阵列一样定位于芯片上,蛋白质组的鉴定将更加简便、大通量和高自动化.此外,大规模酵母双杂交技术已发展成为蛋白质组功能模式研究的主要手段之一[7],诸如质谱法与同位素标记方法相结合定量分析蛋白质表达水平的差异[8]、蛋白质组中膜蛋白的分析鉴定[9]等一系列蛋白质组学的新方法也在不断地涌现出来. 无论我们对蛋白质组学采取什么态度,它已经并还正在迅速地发展中,国际上对它的重视和投入与日俱增,这一点在下面还会谈到.同时,蛋白质组学以其特有的思想方法和技术手段在解决生物学重大问题上已开始显示出其强大的威力.3　蛋白质组学的研究进展 蛋白质组学强调的是针对蛋白质的一个整体思路.从整体的角度来看,蛋白质组研究大致可以分为两种类型.一种是针对细胞或组织的全部蛋白质,也就是说着眼点就是整个蛋白质组;而另一种则是以与一个特定的生物学问题或机制相关的全部蛋白质为着眼点,在这里整体是局部性的.针对细胞蛋白质组的完整分析的工作已经比较全面地展开,不仅如大肠杆菌、酵母等低等模式生物的蛋白质组数据库在建立之中,高等生物如水稻和小鼠等的蛋白质组研究也已开展,人类一些正常和病变细胞的蛋白质组数据库也在建立之中.与此同时,更多的蛋白质组研究工作则是将着眼点放在蛋白质组的变化或差异上,也就是通过对蛋白质组的比较分析,首先发现并去鉴定在不同生理条件下或不同外界条件下蛋白质组中有差异的蛋白质组分.限于篇幅,本文不对这方面的工作做进一步论述. 本文接下来重点介绍近期发表的关于蛋白质组学的几个工作,从中可以看到蛋白质组学的思想方法在蛋白质整体(或局部整体)水平上是如何解决生物学的一些重要问题的. 1999年11月《Nature》杂志发表了一篇用蛋白质组学方法研究蛋白质折叠的研究论文[10].在这篇文章中,Houry等报道了在大肠杆菌胞质中的2500种新生多肽链中只有近300种以Gro EL作为分子伴侣来帮助其折叠成正确构象.在以往的相关研究中,通常只是针对某个或某些特定的蛋白质,观察它(们)在折叠过程中是否需要诸如Gro EL 等分子伴侣的帮助.而在这个工作中,研究是从一个整体的思路出发,首先通过免疫共沉淀的方法获得所有与Gro EL结合的肽链,再通过二维电泳和数据库比较等蛋白质组研究的手段对这些肽链进行分析鉴定,从而实现了对大肠杆菌近2500条新生多肽链与分子伴侣Gro EL的关系的全面分析.在这个工作中,研究者还通过对其中50种与Gro EL 作用的肽链的鉴定,进一步地揭示了决定这些蛋白质能与Gro EL相互作用的关键结构特征.应该说,这个工作很好地体现了蛋白质组学的思想方法和技术手段的应用. 过去在细胞生物学领域还没有得到过一个主要亚细胞结构的完整的分子图.核孔复合体是一个巨大的跨核膜的八角形结构,是控制大分子在胞质和核质间运输的通道.多年来,很多方法被用来分析这一复合物的组成成分.虽然这些工作取得了很大的进展,但究竟在多大程度上反映了这一复合体的分子原貌仍然是一个未知数.最近,通过使用蛋白质组学的手段,Rout等[11]鉴定了完整的酵母核孔复合体所有能检测到的多肽,并系统地对每种可能的蛋白质组分在细胞中定位,结合免疫电镜的方法将各组分在复合体内定位并定量,从而揭示了酵母核孔复合体的完整分子构造,并在此基础上揭示了其工作原理.这个工作可以说是蛋白质组学解决结构生物学问题的一个典范,为揭示其他巨大分子机器的“构造”和工作原理指出了一条新路[12]. 通过分析一个蛋白质是否跟功能已知的蛋白质相互作用可得到揭示其功能的线索.因为经验告诉我们,如果两个蛋白质相互作用,那么它们一般参与相同或相关的细胞活动[13].从近期国际上蛋白质组学研究的发展动向可以看出,揭示蛋白质之间的相互作用关系、建立相互作用关系的网络图,已成为揭示蛋白质组复杂体系与蛋白质功能模式的先导,业已成为蛋白质组学领域的研究热点.2000年初,《Science》登载了一篇应用蛋白质组学的大规模双杂交技术研究线虫生殖器发育的文章[14].在这个工作中,Walhout等以线虫的生殖发育过程作为研究对象,从已知的27个与线虫发育相关的蛋白质出发,构造了一个大规模的酵母双杂交系统,得到了100多个相互作用的结果,初步建立了与线虫生殖发育相关的蛋白质相互作用图谱,从而为深入研究和揭示线虫发育的机制等提供了丰富的线索.这个工作不同于一般的应用酵母双杂交技术进行研究的地方在于,它出于对一个生物学问题的整体思考,尽可能地从所有已知的蛋白质而不只是个别的蛋白质为研究的出发点.这一工作为以前专注于信号转导过程中单个蛋白质作用的科学家们提供了一个新的思路,即将整个途径的相关蛋白质一起考虑. 那么,能否通过酵母双杂交系统来分析一种细胞或特定组织的所有可能的蛋白质间的相互作用呢?在今年初,《Nature》发表了一篇通过大规模双杂交技术研究酵母近6000个蛋白质之间相互作用的论文[15].啤酒酵母基因组DNA的全序列业已测定,这为通过双杂交技术来鉴定酵母基因组编码的全部6000种左右的蛋白质间的可能相互作用提供了非常有利的条件.在这个工作中,研究人员采用了两种不同的策略对酵母的蛋白质间的相互作用做了全面分析.一是所谓的阵列筛选法(array screening).在此方法中,6000株表达不同“猎物”蛋白的酵母单克隆分别加在微滴定板上,带有不同的“诱饵”蛋白的酵母株与前面6000株细胞一一接合形成二倍体细胞,“猎物”蛋白与“诱饵”蛋白的相互作用通过报道基因的表达而被鉴定.这篇文章中报道了192种不同的“诱饵”蛋白与近6000种“猎物”蛋白的相互作用关系的结果.另一种方法是文库筛选法,该方法与前一种方法的区别是,将表达6000种不同“猎物”蛋白的酵母细胞混在一起构成文库.再将这个文库分别与6000株表达不同“诱饵”蛋白的酵母细胞接合,再进一步筛选鉴定阳性克隆,即“诱饵”与“猎物”发生相互作用的克隆.根据这篇报道,上述两种策略得到了不同的结果,相比之下阵列筛选法更为有效,而文库筛选法的长处是通量大.这一工作的重要意义在于我们已经看到,在基因组序列被了解的基础上,可以利用大规模双杂交技术全面地,当然也是初步地,分析一个物种或其细胞、组织的所有蛋白质之间的相互作用关系.相信类似的工作将很快针对其他物种开展,特别是针对基因组序列已被揭示的物种. 由此可见,蛋白质组学已经开始从建立数据库走向解决生命科学的重大问题,成为研究生物学问题或机制的强有力手段.4　结束语 如果说蛋白质组学刚诞生时没有得到国际生物学主流的重视,那么近两年情况已有了巨大的改变.美国国立卫生研究院(N IH)所属的国立肿瘤研究所(NCI)投入了大量经费支持蛋白质组研究,其中最大的一项资助是投入一千万美金,用蛋白质组的方法对肺癌,肝癌,乳腺癌和子宫癌进行数据采集,以补充基因组和转录组(transcrip2 tomics)的结果,进一步的目标是构建一个包含双向电泳的蛋白质组数据库.同时,NCI和美国食品与药物管理局(FDA)联合开发可用于临床的蛋白质组技术.FDA特别感兴趣的是测试药物的疗效和毒性.美国能源部不久前也启动了一个蛋白质组项目,旨在研究涉及环境和能源的微生物和低等生物的蛋白质组.欧共体目前正在资助酵母蛋白质组研究.英国生物技术和生物科学研究委员会最近也资助了三个研究中心,对一些已完成或即将完成全基因组测序的生物开展蛋白质组研究.在法国,五个研究不同模式生物的实验室得到为期三年的资助,每年约为500万美元平均分配到基因组、转录组和蛋白质组研究中.德国也没有忽略蛋白质组研究,去年联邦政府投资了730万美元开展蛋白质组和相关技术的研究,并建立一个蛋白质组学中心. 1998年澳大利亚政府开始着手建立第一个全国性的蛋白质组研究网APAF(Australian Proteome Analysis Facility).APAF将为该国的有关实验室提供一流的仪器设备,并把它们整合在一起进行大规模的蛋白质组研究.我国关于蛋白质组研究的国家自然科学基金重大项目也从去年起开始启动.应该说,国家自然科学基金委在启动我国蛋白质组学的研究上是有远见和魄力的. 蛋白质组研究领域的另一个特色是,许多实验室、公司和药厂等很早就已经开始进行与应用前景有关的蛋白质组研究.如膀胱癌、早老性痴呆症的蛋白质组研究;利用蛋白质组技术筛选疫苗;蛋白质组技术在临床诊断上的应用等.更有许多药厂和公司通过蛋白质组分析尝试药物筛选,并从中获得药效和其副作用的信息.有专家认为蛋白质组学方法的应用足以使得医药公司的药物开发模式发生根本改变,现在我们可以预测药物的毒性,而不需要在自愿者身上作试验[4].极大多数知名制药公司都有自己的中等规模的蛋白质组研究,并且常常与科研机构进行有关的合作研究.近期的《Science》上的一篇文章介绍说,Celera公司已经着手开始“蛋白质组”计划.这个公司在1998年提出了在3年内完成人类基因组序列测定的雄心勃勃的计划,看来这个目标近期内将实现.现在,该公司又凑集了近10亿美元的股金将主要用于蛋白质组学[16].这充分显示出,在蛋白质组学这个新领域,基础研究与实际应用呈现出并驾齐驱的趋势. 虽然蛋白质组学还处在一个初期发展阶段,但我们相信随着其不断地深入发展,蛋白质组(学)研究在揭示诸如生长、发育和代谢调控等生命活动的规律上将会有所突破,对探讨重大疾病的机理、疾病诊断、疾病防治和新药开发将提供重要的理论基础.致谢　感谢吴家睿、李伯良教授对本稿提出有益的意见和建议.参　考　文　献1　李伯良.功能蛋白质组学.生命的化学,1998,18(6):1～4 Li B L.Chemistry of Life,1998,18(6):1～42　王志珍,邹承鲁.后基因组-蛋白质组研究.生物化学与生物物理学报,1998,30(6):533～539Wang Z Z,Tsou C L.Acta Biochimica Biophysica Sinica,1998,30(6):533～5393　李　林,吴家睿,李伯良.蛋白质组学的产生及其重要意义.生命科学,1999,11(2):49～50Li L,Wu J R,Li B L.Life Sci,1999,11(2):49～504　Abbott A.A post2genomic challenge:learning to read patterns of protein synthesis.Nature,1999,402(6763):715～7205　Dutt M J,Lee K H.Proteomic analysis.Curr Opin Biotechnol, 2000,11(2):176～1796　Dalton R,Abbott A.Can researchers find recipe for proteins and chips?Nature,1999,402(6763):718～7197　杨齐衡,李　林.酵母双杂交技术及其在蛋白质组研究中的应用.生物化学与生物物理学报,1999,31(3):221～225Yang Q H,Li L.Acta Biochimica Biophysica Sinica,1999,31(3):221～2258　Mann M.Quantitative proteomics?Nature Biotechnol,1999,17(10):954～9559　le Coutre,Whitelegge J,Gross J P,et al.Proteomics on full2 length membrane 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Sciences,China).Abstract　Proteomics is an emerging research area that focuses on the repertoires of entire set of proteins of the cells and the activities of global cellular pro2 teins,thus providing a new view on cell activities.A brief review of the background and current progress of proteomics is given.K ey w ords　proteome,proteomics中国生物化学与分子生物学会关于征集2001年度英国皇家奖学金人选的通知 英国皇家学会(Royal S ociety)奖学金项目(Royal Fellowships)是英国女王伊莉莎白二世于1986年10月对我国进行国事访问时宣布设立的。

微生物蛋白质工程的研究与应用微生物蛋白质工程是一门涉及微生物和生物技术的前沿研究领域，旨在利用微生物进行蛋白质的改造和合成，以满足对特定蛋白质的需求。

它在医药、农业、食品和环境等领域都有重要的应用价值。

首先，微生物蛋白质工程为药物研发和生产提供了新的途径。

由于微生物具有高效的繁殖能力和简单的培养条件，使得利用微生物合成蛋白质成为可能。

通过蛋白质工程的手段，可以对微生物进行遗传改造，使其具备合成特定蛋白质的能力。

这一技术的应用在药物研发上十分重要。

例如，利用微生物蛋白质工程可以大量合成抗癌药物、免疫调节蛋白和生长因子等重要蛋白质，为药物研发提供了高效且成本低的途径。

其次，微生物蛋白质工程对农业领域也有着广泛的应用。

在传统农业中，农作物往往受到病虫害的侵袭，导致产量下降。

而通过利用微生物蛋白质工程，研发出具有抗病虫害能力的植物，可以有效保护作物的生长和产量。

此外，利用微生物蛋白质工程还可以合成一些具有生长促进作用的蛋白质，促进作物的生长和发育，提高产量和质量。

这些应用给农业生产带来了巨大的改变，提高了农作物的抗逆性和适应性。

另外，微生物蛋白质工程在食品行业也有重要的应用。

一方面，通过利用微生物蛋白质工程技术，可以合成一些具有特殊功能的蛋白质，用于食品添加剂的研发。

例如，合成一些具有保健功能的蛋白质，如抗氧化剂、抗菌剂等，在食品加工过程中起到保护食品品质和延长保质期的作用。

另一方面，微生物蛋白质工程还可以用于改善食品的营养结构。

通过改良食品原料中的蛋白质含量和构成，可以使其具备更丰富的营养价值，并满足消费者对健康食品的需求。

此外，微生物蛋白质工程在环境领域也有广阔的应用前景。

随着全球环境污染问题日益严重，发展环境友好型技术成为当务之急。

微生物蛋白质工程技术可以应用于生物降解有机污染物的处理。

通过遗传改造微生物，使其具备降解有机污染物的能力，可以有效减少环境污染物的浓度，改善环境质量。

同时，微生物蛋白质工程还可以用于生物能源的研发。

蛋白质组学的研究及其在生物学领域的应用蛋白质是生物体内最为重要的基本物质，不仅构成了生物体的大部分结构和功能，而且直接参与到生物体内的代谢、信号转导和调控等过程中。

因此，对蛋白质的研究一直是生物学领域中的重要课题之一。

随着生物技术的不断发展，蛋白质组学作为一门交叉学科逐渐兴起，并逐渐成为研究生物体内蛋白质的重要工具和手段。

蛋白质组学是指通过系统性、高通量、定量的方法研究生物体内蛋白质的组成、结构、功能和相互作用等方面的学科。

它主要借助于质谱分析技术、基因芯片技术、蛋白质芯片技术以及相关的分离、纯化、鉴定和定量等方法，来揭示生物体内蛋白质的总体结构和变化，进而深入探究蛋白质在生物体内的生理和病理机制，以及它们与其他分子之间的相互作用和调控关系。

在生物医学领域中，蛋白质组学已经成为重要的研究手段。

例如，在疾病的发生、发展和治疗过程中，蛋白质组学可以揭示蛋白质因子的组合变化，发现新的生物标志物，探究疾病相关分子的生理和病理机制，以期为临床诊断和治疗提供新的思路和方法。

尤其是在肿瘤和心血管疾病等病症的研究中，蛋白质组学已经被广泛应用，并取得了一定的成绩。

除了在医学领域，蛋白质组学也被广泛应用于其他生物学领域中。

例如，在植物学领域中，蛋白质组学已经被广泛应用于研究植物的种子发育、生长发育、逆境适应。

通过分析植物内各种蛋白质的结构和变化，以及它们之间的相互作用，可以深入探究植物生长和发育的分子机制。

蛋白质组学在微生物学、动物学、海洋学等生物学领域中，也都得到了广泛的应用。

总之，随着生物技术的不断发展和进步，蛋白质组学在研究生物体内蛋白质的组成、结构和功能等方面，具有越来越重要的作用。

随着技术的不断进步，相信蛋白质组学在未来的生物学领域中将会有更广泛的应用和深入的研究。

蛋白质组学的研究进展随着生物技术的发展，越来越多的生物信息学工具被用于研究生物学。

其中，蛋白质组学是生物学中最受欢迎的工具之一。

蛋白质组学是指通过大规模分析蛋白质的生物信息学领域。

本文将讨论蛋白质组学的研究进展。

蛋白质组学的应用范围非常广泛。

在医学方面，它被广泛应用于研究疾病标志物和药物发现。

在生态和环境科学，因为蛋白质是生物化学生态系统在调节功能上的基础，所以它可以用于环境中的生物监测。

在微生物的研究中，蛋白质组学对找到不同菌株的生物发酵过程特征非常有用。

总的来说，蛋白质组学在生物医学研究、微生物、生态学和环境学中的应用范围都很广泛。

在方法的研究方面，蛋白质组学有两个主要的技术方法：质谱法和凝胶电泳法。

质谱法是一种测定化合物质量和结构的技术，它是指将物质产生质量谱图的技术。

这个技术可以用来确定化合物的分子式、结构和碎片、识别和定量化分子。

质谱技术可以确定蛋白质序列，并用于鉴定新的蛋白质家族。

凝胶电泳法是测量蛋白质的分析技术。

现在，已经有许多凝胶电泳技术，包括SDS-PAGE，二维凝胶电泳和差异凝胶电泳。

SDS-PAGE是一种将分子根据净电荷分离成单独的带电粒子的方法。

二维凝胶电泳将蛋白质分离成不同的带。

差异凝胶电泳则可以比较来自两种不同样品的蛋白质样本之间的差异。

这两个技术都可以用于定量和鉴定蛋白质。

除了方法的研究，蛋白质组学还有其他的研究。

一个研究方向是蛋白质的组合和交互作用。

蛋白质的配对关系对生物体的正常生理和代谢过程至关重要。

另一种研究方向是蛋白质可塑性和构象的研究。

蛋白质的构象和可塑性直接关系到其生物功能，如酶的催化和受体的结合特异性。

还有一种研究方向是大肠杆菌培养物中的蛋白质研究。

大肠杆菌是一种广泛应用于基因工程和蛋白质生产的细菌。

用蛋白质组学研究大肠杆菌生长和培养过程的影响，可以帮助优化生产过程并找到高回报的代谢途径。

总之，蛋白质组学是生物信息学中具有重要意义的工具。

它不仅可以用于寻找新的药物、检测生物污染和挖掘传染病标志物，还可以用于揭示蛋白质的复杂交互作用和塑性结构。

微生物与蛋白质研究微生物在蛋白质组学中的应用蛋白质是生物体内非常重要的一类大分子，它们在细胞过程、代谢调控、信号传递等多个方面发挥着重要作用。

随着科学技术的进步，研究蛋白质的组成、结构和功能变得越来越重要。

而微生物在蛋白质组学中的应用引起了广泛的关注。

本文将探讨微生物在蛋白质组学中的应用和意义。

一、微生物样本在蛋白质组学中的重要性蛋白质组学研究的首要任务是确定蛋白质样本。

微生物是蛋白质组学研究中常用的样本，其原因主要有以下几点：首先，微生物繁殖周期短，代谢活跃，相对于人类或者其他复杂的生物体，生长和繁殖速度更快。

这就为蛋白质组学的研究提供了一个优势样本。

在短时间内，可以获取更多丰富的蛋白质信息。

其次，微生物的基因组序列完全已知，并且微生物的基因组较小。

这使得微生物在蛋白质组学中成为了优秀的研究对象。

研究人员可以对微生物进行全面的蛋白质组学研究，以探索蛋白质的变异、修饰、相互作用等多个方面的信息。

最后，微生物生长环境相对简单，而且可以轻松进行培养。

这为实验研究提供了便利。

与其他生物样本相比，在蛋白质组学研究中，微生物的样本选择更加简单、可控，从而能够更好地探究蛋白质的特性和功能。

二、微生物在蛋白质组学中的应用方式1. 蛋白质质谱技术蛋白质组学的核心技术之一是质谱技术。

微生物在蛋白质质谱研究中得到了广泛应用。

通过质谱技术，可以快速、准确地鉴定和定量微生物中的蛋白质。

典型的蛋白质质谱技术包括质谱图谱分析、蛋白质结构分析以及蛋白质和其他生物分子的相互作用研究等。

质谱技术的发展使得研究者能够更好地揭示微生物中蛋白质的多样性和功能特性，这有助于了解微生物的生物学过程和代谢调控等相关信息。

2. 蛋白质组学数据库蛋白质组学数据库是整理和存储蛋白质组学数据的重要平台。

微生物在蛋白质组学数据库中占据了很大一部分的资源。

蛋白质组学数据库不仅可以提供微生物蛋白质的组成和结构信息，还可以为研究者提供丰富的蛋白质相互作用数据库，从而帮助研究者更好地理解微生物生物学过程中的蛋白质调控网络。