從基因組到蛋白質(zhì)組

1、從基因組到蛋白質(zhì)組： 基因 其他 唐建國 唐建國 主持人：追求進步，學術(shù)傾聽，世紀大講堂向您問候。早在年的時候，美國科學家杜博克曾經(jīng)在Science（科學）雜志上發(fā)表短文，提出了繼阿波羅登月計劃和曼哈頓計劃之后的第三大計劃，也就是人類基因組計劃。到了年的時候，澳洲的兩位大學教授又提出蛋白質(zhì)組的研究。今天主持人阿憶給大家請來了一位嘉賓，做我們世紀大講堂的客人，他是來自北京大學生命科學學院的大教授叫唐建國，讓他給我們談談“從基因組到蛋白質(zhì)組”。好，有請?zhí)平淌谏蠄?。好，請坐?唐教授咱們先說說家常話，我是對學科學的人非常好奇，我總是覺得一個人選擇一個科學學科的時候，一定是他在選擇這個職業(yè)的時候，曾經(jīng)

2、受過某位光輝的科學明星的感召。比如說我當年曾經(jīng)想學數(shù)學，是因為我非常喜歡陳景潤。您是當年知道某位大生物學家 唐建國：跟你一樣，實際上。 主持人：那您聽說他是誰？ 唐建國：我記得是徐遲寫得“哥德巴赫猜想”。 主持人：那您應該上數(shù)學系呀。 唐建國：我上數(shù)學系但是我最終沒有選擇，最后我是從四川重慶上的大學，高中畢業(yè)上的大學。當時我是看到了在吉林大學有一個化學家叫做唐傲慶。所以說，我最初沒有任何人給我指點，因為我的父母層次都沒有這么高，所以說我最后選擇了吉林大學化學系，但是我對生物又有一點感興趣。雖然當時我們上高中的時候還沒有生物課，所以說我最后填的是吉林大學化學系的生化專業(yè)。那么我們這個專業(yè)，實際上

3、基本的一些課程都是跟化學系的同學一塊上的，最后兩年是我們生物化學的專業(yè)課，大概這樣。總共比其他學生都多了一年，大概我算是虧了一年。 主持人：那是年畢業(yè)的，是吧？ 唐建國：年。 主持人：年畢業(yè)怎么辦呢？是選擇了一個科學院的化學所還是接著深造？ 唐建國：當時面臨著一個選擇，我在大學的時候我選擇生化專業(yè)，我當時就在想，我希望今后做蛋白質(zhì)方面的工作，并且我還希望做，跟醫(yī)有關(guān)系的這樣的蛋白方面工作，因為很多疾病都是跟蛋白質(zhì)相聯(lián)系的，所以最初呢我是選擇了我們國家著名的生物化學家鄒承魯教授作為我的研究生的導師。 主持人：我發(fā)現(xiàn)科學家有兩類，有一類是黃牛式科學家，他基本是低頭拉車不看左右。還有一類科學家是明星

4、式的科學家，有可能是燈塔人物，比如說愛因斯坦，比如說咱們國家的，類似于李四光等等這樣的人物。我那么想象，假如你是受一個大科學家的啟迪，然后選擇了一門學科的話，當你真正從事這個學科研究的時候，會不會心里也有一種苗頭，說我要能做一個明星科學家就好了？既有研究又很風光，到哪個地方，人都認識，找你簽名。 唐建國：我覺得這個倒不一定，我想人與人不一樣，這個我想人與人不一樣。作為我個 人來說，我覺得，我如果說能夠在自己的工作當中做出一些感興趣的結(jié)果，那么這些結(jié)果能夠在我們學科范圍內(nèi)，能夠跟大家進行討論，得到同行們的認可，我覺得，這就是自己的成就，那么當然在這個工作當中，也可以培養(yǎng)許多年輕的研究生們。我覺得

5、對咱們國家來說，不管怎么說這是一個貢獻。 主持人：明星科學家不好嗎？因為你成了明星科學家，很多下一代的孩子，看到了有一位教授叫唐建國，于是他們在選擇高考方向的時候，也選擇了蛋白質(zhì)研究，不好??？ 唐建國： 實際上我覺得一些有名望的科學家倒不一定是屬于一定要拋頭露面，這樣的人物，我覺得大科學家不一定，一定要吹噓我是大科學家。那么大科學家得需要相關(guān)專業(yè)的人士，來認為你是大科學家，你才是，不是說你自己吹噓自己是，就是。我想是這樣。 主持人：哎呀，真是可惜。像楊振寧、李政道他們除了從科學方面掙了好多錢以外，人家每一場講演還掙了好多美元呢！咱們言歸正傳，下面就請?zhí)平▏蠋?，給咱們帶來精彩的學術(shù)報告，報告的

6、名字是“從基因組到蛋白質(zhì)組”。好，歡迎。 唐建國：這個報告我想得是這樣，基因組現(xiàn)在大家是非常的熱門，我想在坐有學生物學的，當然也有非生物學的同學。在這個講座里面我覺得我需要把基因組、蛋白質(zhì)組、基因、蛋白質(zhì)這些要給大家交代清楚，這樣來說大家才可能對，從為什么現(xiàn)在我們這個學科已經(jīng)，就是說我們生物學或者醫(yī)學現(xiàn)在發(fā)展的前沿，我們可以看到是從基因組的研究，我們可以逐漸過渡到蛋白質(zhì)組學的研究。 基因來說大家知道是遺傳物質(zhì)，那么我們現(xiàn)在來說，基本上把它看成，簡單一點來說，把它看成脫氧核糖核酸，在一些微生物里面也可以是或者是核糖核酸，它們作為生物的遺傳物質(zhì)。這個，我們現(xiàn)在簡單的就說，它的組成，實際上來說是非常

7、簡單的?；旧衔覀冞@樣說主要由四種核苷酸來組成，那么這四種核苷酸，通過它們一個一個這樣連接起來就成一個核苷酸的鏈，那么這個核苷酸的鏈很大之后，就可以作為攜帶遺傳信息的分子。它為什么可以作為遺傳分子？它具有兩條鏈，雙螺旋兩條鏈，每條鏈就是我跟大家說的由四種核苷酸這樣相互連接起來的。那么這兩條鏈有什么作用呢？那么在我們遺傳信息的復制過程當中，我們個體，一個細胞可以變成兩個，兩個變成四個，那么下面的細胞的遺傳物質(zhì)，跟我們上一代的DNA遺傳物質(zhì)應該是一樣的，就是靠我們兩條鏈把它分裂成一條鏈同時，在這一條鏈上又再合成另外一條鏈，那么從一個雙螺旋的分子到下一代分離的時候，它一個分子變成兩個分子，那么就在子

8、細胞當中，分裂成兩個子細胞當中各含有一個，這樣來說，我們一個分子，在子代當中變成兩個分子，各個子代來說都含有一個，這樣就可以把我們的遺傳信息傳下去。分子來說從結(jié)構(gòu)是非常簡單的。 那么結(jié)構(gòu)這么簡單，以至于在過去的十幾年或者接近二十年，以至于我們發(fā)展出了分子克隆的技術(shù)，或者要從產(chǎn)業(yè)化來說，大家知道基因工程的技術(shù)，那么就是可以把這個基因，把它拿出來進行操作，我們知道它的序列，可以讓基因生產(chǎn)出一些我們所感興趣的產(chǎn)品來。 我要再談一下蛋白是怎么回事，我這兒談的蛋白跟大家在日常生活當中的，從食物里面得到的這些蛋白是有區(qū)別的。我所談的是功能蛋白。那么大家從食物里面攝取是從食物里面得到的蛋白是屬于營養(yǎng)的物質(zhì)，

9、那么我們生物體內(nèi)的蛋白我們談的主要是一些具有生物學功能的這樣的分子。 那么蛋白是由什么組成的呢？蛋白是由二十種氨基酸，通過共價鍵相互這樣的連接來組成的。那么我們剛才談到，核酸是由四種核苷酸來組成，那么我們蛋白質(zhì)由二十種氨基酸來組成。那么從復雜度來說，蛋白質(zhì)的復雜度要比核酸的復雜度要大得多。也就是說它的功能可以形成出非常非常，非常多的功能。比如說我們?nèi)诵枰粑?，那么我們吸進去是氧氣，氧氣到了肺里面，它是由什么樣的分子來把它帶到組織里面去。那么它是由一種叫做血紅蛋白，它可以把這個氧氣帶到組織里面，把這個可以交給肌肉組織里面的肌紅蛋白，這些蛋白是屬于運輸?shù)鞍?，就是運輸一個氧分子就需要一個蛋白質(zhì)。到肌

10、肉里面再把二氧化碳，我們氧化之后得到的二氧化碳要呼出，要從肌肉組織里面要把這些二氧化碳再呼出來，通過血液當中的血紅蛋白再把它帶到肺泡里面，然后再呼出，這些都涉及到蛋白，那么這個我們把它看成運輸?shù)牡鞍住?那么從生理調(diào)節(jié)上來說也是，那比如說我們知道的糖尿病，糖尿病跟什么有關(guān)系呢？跟胰島素有關(guān)系。胰島素是作為一種激素分子，它本質(zhì)也是蛋白質(zhì)，那么它可以通過與細胞受體的結(jié)合，然后影響下面的信號傳導，提高一些酶，這里又提到酶，酶就是蛋白。提高一些酶的活性來改變我們生物的生理代謝的過程。這些過程包括我們剛才講的基因，基因要復制，一個分子變成兩個，它需要酶的幫助，這種酶也是蛋白質(zhì)，復制酶也是蛋白質(zhì)，信息的傳遞

11、還需要一些酶。那么信息為什么要開始進行表達，從遺傳物質(zhì)表達到后面我們要講的蛋白質(zhì)呢？這里面也有蛋白質(zhì)，我們把它叫做轉(zhuǎn)錄因子，很多很多轉(zhuǎn)錄因子作為蛋白質(zhì)的加入來調(diào)節(jié)表達的水平。那么大家可以看到蛋白質(zhì)實際上是非常非常，非常重要的。 作為研究來說，我們現(xiàn)在就回到基因組上面來，基因組研究的條件是非常成熟了。我想談一點就是，在基因到蛋白質(zhì)這兩個分子的關(guān)系上來說的話，這個也是在接近年前，人們科學家已經(jīng)達到了這樣的規(guī)律，基因是由四個核苷酸這樣來組成的，蛋白質(zhì)是由二十種氨基酸來組成的，它們兩者之間是什么關(guān)系？我們說基因是遺傳物質(zhì)，是我們生物體的遺傳物質(zhì)，在每一個細胞當中，這個基因這個遺傳物質(zhì)可以說都是一樣的，同一個個體，不同的組織，不同的狀況，它的基因的水平是一樣的。那么它的蛋白的水平可以是不一