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蛋白怎么“讀”
“讀”，在字典里的意思是識取、讀取，放在蛋白研究中可以理解為對生物樣本中未知單一蛋白或復雜蛋白的篩選、鑒定或者定量檢測。
自2003年4月14日人類基因組計劃（HGP）宣告完成以來，基因組研究取得了舉世矚目的成就?；蚪M學雖然在基因活性和疾病的相關(guān)性方面為人類提供了有力證據(jù)，但實際上絕大多數(shù)疾病并不是因為基因序列改變所造成。并且，基因的表達方式錯綜復雜，同樣的基因在不同條件下、不同生理期可能發(fā)揮著*不同的功能，許多生物學問題僅從基因組水平來研究遠遠不夠，需要對生命活動的直接執(zhí)行者——蛋白質(zhì)進行更深入的研究。
蛋白質(zhì)組（proteome）一詞是澳大利亞科學家Williams和Wilkins于1994年首先提出的，它是指基因組表達的所有相應蛋白質(zhì)的集合，即細胞、組織或機體全部蛋白質(zhì)的存在及其活動方式。相比較基因組，蛋白質(zhì)組是一個動態(tài)的概念，其更容易受到環(huán)境因素的影響而發(fā)生動態(tài)變化。因此，通過監(jiān)測蛋白質(zhì)組的變化更容易找到與疾病狀態(tài)和細胞生理病理過程相關(guān)的分子機理或可診斷疾病的分子標志物。
蛋白質(zhì)組學是指利用各種技術(shù)手段來研究蛋白質(zhì)組的一門新學科，本質(zhì)上指的是在大規(guī)模水平上研究蛋白質(zhì)的特征，包括蛋白質(zhì)的表達水平、翻譯后的修飾、蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質(zhì)水平上的關(guān)于疾病發(fā)生、細胞代謝等過程的整體且全面的認識。
隨著LC-MS-MS技術(shù)的迅猛發(fā)展，一篇2014年發(fā)表在nature上的文章展示了人類*個蛋白質(zhì)組草圖，擁有17，294個蛋白，這也代表蛋白質(zhì)組學在人體高通量的研究一個里程碑式的進展。但是，目前僅僅是初步鑒定了這些蛋白，至于其功能等細致性工作僅僅是冰山一角，要“讀懂”蛋白質(zhì)，我們還有很長的路要走。
目前，利用蛋白質(zhì)組學技術(shù)，我們可以解決如下問題：
1、 單一蛋白鑒定
單個蛋白質(zhì)身份鑒定是生物化學領(lǐng)域常見的問題，目前有兩大方法：Edman降解法和質(zhì)譜法。質(zhì)譜法又細分為兩類：MALDI-TOF和LC-MS/MS，主流文獻中的方法都是LC-MS/MS，LC-MS/MS具有更高的靈敏度和幾乎100%的可靠性，且具有MALDI-TOF不可比擬的從單一蛋白質(zhì)膠帶中準確鑒定出多個蛋白質(zhì)組分的能力，也是目前使用極廣泛的蛋白質(zhì)組學手段。
2、 蛋白質(zhì)組全譜鑒定
蛋白質(zhì)組學的核心內(nèi)容之一就是蛋白質(zhì)鑒定，如2014年Nature發(fā)表的人類蛋白質(zhì)組草圖。傳統(tǒng)的方法如蛋白質(zhì)微量測序、氨基酸組成分析（如Edman降解法）費時費力、通量低，存在不容易實現(xiàn)規(guī)?；妥詣踊?，結(jié)果靈敏度差等問題。當前主流的基于軟電離技術(shù)的液相色譜-質(zhì)譜系統(tǒng)（LC-MS/MS）是實現(xiàn)高通量蛋白鑒定的主要方法。
3、 蛋白質(zhì)定量
從生命活動的直接執(zhí)行者——蛋白質(zhì)的角度研究生命現(xiàn)象和規(guī)律（特別是疾病防治和病理研究）已成為研究生命科學的主要手段。而這些研究往往離不開對細胞、組織或器官中含有蛋白質(zhì)種類和表達量的研究。對處不同時期、不同條件下蛋白質(zhì)表達水平變化的研究，尋找生物標志物，這些研究都需要對蛋白質(zhì)進行鑒定和定量。生物質(zhì)譜技術(shù)的出現(xiàn)和不斷成熟為蛋白質(zhì)差異表達分析提供了更可靠、動態(tài)范圍更廣的研究手段。當前，基于質(zhì)譜技術(shù)的定量技術(shù)主要有iTRAQ、SWATH、SILAC和Label-free。
4、 蛋白質(zhì)相互作用
蛋白質(zhì)很少單獨發(fā)揮作用，在所有生物功能中，蛋白質(zhì)復合物的功能占主導地位。在所有細胞中，蛋白質(zhì)是重要的組成部分，并且在大多數(shù)細胞功能中蛋白質(zhì)間的相互作用是基本的活動。如基因轉(zhuǎn)錄、細胞周期調(diào)控、信號轉(zhuǎn)導和調(diào)控等一些基本過程都依賴于正常功能的蛋白質(zhì)復合物。干擾蛋白質(zhì)的合成或者擾亂蛋白復合物的組裝經(jīng)常會導致細胞功能的紊亂，并且zui終引發(fā)疾病。因此，在疾病病理生理學研究方面，蛋白質(zhì)之間相互作用的透徹研究已變得非常重要，由此也可以找到新的藥物作用靶細胞。通過液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（LC-MS/MS）對IP、Co-IP、Pull-down等純化樣本中的蛋白混合物進行鑒定，可同時鑒定目的蛋白及其相互作用蛋白，從而構(gòu)建與目的蛋白的蛋白質(zhì)相互作用譜。
5、蛋白質(zhì)翻譯后修飾
越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，許多重要的生命活動、疾病發(fā)生不僅與蛋白質(zhì)的豐度相關(guān)，更重要的是被各類蛋白質(zhì)翻譯后修飾（PTMs）所調(diào)控。因此深入研究蛋白質(zhì)翻譯后修飾對揭示生命活動的機理、篩選疾病的臨床標志物、鑒定藥物靶點等方面都具有重要意義。如今，蛋白修飾已經(jīng)成為上蛋白質(zhì)研究的一個極其重要的領(lǐng)域，目前研究比較成熟的有磷酸化、乙酰化、糖基化、泛素化等。利用高質(zhì)量的蛋白質(zhì)修飾類抗體和富集材料，將修飾肽段富集，然后通過LC-MS/MS系統(tǒng)和生物信息學分析，即可實現(xiàn)修飾底物的高通量鑒定和修飾的動態(tài)定量。
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