蛋白质组学

随着 人类基因组计划 的实施和推进， 生命科学 研究已进入了 后基因组时代 。在这个时代，生命科学的主要研究对象是 功能基因组学 ，包括结构基因组研究和 蛋白质组研究 等。尽管现在已有多个物种的 基因组 被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。 功能基因组 中所采用的策略，如 基因芯片 、 基因表达 序列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)等，都是从细胞中 mRNA 的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。但事实并不完全如此，从 DNA mRNA 蛋白质，存在三个层次的调控，即 转录水平调控 (Transcriptional control )，翻译水平调控(Translational control)， 翻译后 水平调控(Post-translational control )。从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明，组织中 mRNA丰度 与蛋白质 丰度 的 相关性 并不好，尤其对于 低丰度蛋白质 来说，相关性更差。更重要的是，蛋白质复杂的 翻译后修饰 、蛋白质的 亚细胞定位 或迁移、蛋白质－蛋白质相互作用等则几乎无法从mRNA水平来判断。毋庸置疑，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 和功能的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质构象等问题，仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。虽然蛋白质的可变性和多样性等特殊性质导致了 蛋白质研究技术 远远比核酸技术要复杂和困难得多，但正是这些特性参与和影响着整个生命过程。传统的对单个蛋白质进行研究的方式已无法满足后 基因组 时代的要求。这是因为：(1) 生命现象的发生往往是多因素影响的，必然涉及到多个蛋白质。(2) 多个蛋白质的参与是交织成网络的，或平行发生，或呈级联因果。(3) 在执行生理功能时蛋白质的表现是多样的、动态的，并不象基因组那样基本固定不变。因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识，必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究。因此在上世纪90年代中期，国际上产生了一门 新兴学科 －蛋白质组学（Proteomics），它是以细胞内全部蛋白质的存在及其活动方式为研究对象。可以说 蛋白质组研究 的开展不仅是生命 科学研究 进入后 基因组 时代的里程碑，也是后基因组时代生命科学研究的核心内容之一。

虽然第一次提出蛋白质组概念是在1994年，但 相关研究 可以追溯到上世纪90年代中期甚至更早，尤其是80年代初，在 基因组计划 提出之前，就有人提出过类似的 蛋白质组计划 ，当时称为Human Protein Index计划，旨在分析细胞内的所有蛋白质。但由于种种原因，这一计划被搁浅。90年代初期，各种技术已比较成熟，在这样的背景下，经过各国科学家的讨论，才提出蛋白质组这一概念。

国际上 蛋白质组研究 进展十分迅速，不论 基础理论 还是 技术方法 ，都在不断进步和完善。相当多种细胞的 蛋白质组数据库 已经建立，相应的国际互联网站也层出不穷。1996年， 澳大利亚 建立了世界上第一个蛋白质组研究中心：Australia Proteome Analysis Facility ( APAF )。 丹麦 、 加拿大 、日本也先后成立了蛋白质组研究中心。在美国，各大药厂和公司在巨大财力的支持下，也纷纷加入蛋白质组的研究阵容。在 瑞士 成立的GeneProt公司，是由以蛋白质组数据库“SWISSPROT” 著称的 蛋白质组研究 人员成立的，以应用蛋白质组 技术开发 新 药物靶标 为目的，建立了配备有上百台 质谱仪 的高通量技术平台。而当年提出Human Protein Index 的美国科学家Normsn G. Anderson也成立了类似的蛋白质组学公司，继续其多年未实现的梦想。2001年4月，在美国成立了国际人类蛋白质组研究组织（Human Proteome Organization, HUPO）,随后欧洲、 亚太地区 都成立了区域性蛋白质组研究组织，试图通过合作的方式，融合各方面的力量，完成 人类蛋白质组计划 （Human Proteome Project）。