第六章蛋白質工程

第六章蛋白質工程(gōngchéng)共八十一頁

你知道人類基因組計劃嗎?

由美國科學家于1985年率先提出(tíchū)，于1990年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本和我國科學家共同參與了這一計劃。2000年完成了人類基因組“工作框架圖”。2001年公布了人類基因組圖譜及初步分析結果。

它是指對人類基因組進行堿基對的測序。因為人類體細胞中有22對常染色體，每對染色體中的兩個DNA分子結構基本相同，又由于X和Y這兩個性染色體中DNA分子結構有較大差異，需要各自單獨測序；所以對人類基因組測序實際上是指對人類體細胞中一套常染色體（22個）和X、Y這兩個性染色體中共24個DNA分子的測序。共八十一頁你知道國際人類蛋白質組計劃嗎？

人類蛋白質組計劃是繼人類基因組計劃之后，生命科學乃至自然科學領域中的一項重大(zhòngdà)的科學命題。2001年，國際人類蛋白質組組織宣告成立。之后，該組織正是提出啟動兩項重大國際合作行為：一項是有中國科學家牽頭執(zhí)行的“人類肝臟蛋白質組計劃”；另一項是以美國科學家牽頭執(zhí)行的“人類血漿蛋白質組計劃”。共八十一頁蛋白質工程(gōngchéng)概述1蛋白質工程(gōngchéng)的研究方法2第六章蛋白質工程蛋白質工程的應用3蛋白質組學4共八十一頁第一節(jié)蛋白質工程(gōngchéng)概述一、蛋白質工程的概念蛋白質工程（proteinengineering)，是指通過生物技術對蛋白質的分子結構或者對編碼蛋白質的基因進行改造(gǎizào)，以便獲得更適合人類需要的蛋白質產品的技術。是在基因工程的基礎上延伸出來的第二代基因工程。共八十一頁二、蛋白質工程(gōngchéng)的基本原理蛋白質工程是研究蛋白質的結構及結構與功能的關系，然后人為地設計一個新蛋白質，并按這個(zhège)設計的蛋白質結構去改變其基因結構，從而產生新的蛋白質或者從蛋白質結構與功能的關系出發(fā)，定向地改造天然蛋白質的結構，特別是對功能基因的修飾，也可以制造新型的蛋白質。共八十一頁基因(jīyīn)DNA氨基酸序列(xùliè)多肽鏈蛋白質三維結構預期功能生物功能mRNA轉錄翻譯折疊DNA合成分子設計共八十一頁共八十一頁二、蛋白質工程(gōngchéng)的基本原理基因工程與蛋白質工程的區(qū)別：基因工程通過分離目的基因重組DNA分子，使目的基因更換宿主得以異體表達，從而創(chuàng)造新類型，但這只能合成自然界固有的蛋白質。蛋白質工程則是運用基因工程的DNA重組技術，將克隆后的基因編碼序列加以改造，或者(huòzhě)人工合成新的基因，再將上述基因通過載體引入適宜的宿主系統(tǒng)內加以表達，從而產生數(shù)量幾乎不受限制、有特定性能的“突變型”蛋白質分子，甚至全新的蛋白質分子。共八十一頁三、蛋白質工程(gōngchéng)的研究內容蛋白質工程4大類研究：1、利用已知的蛋白質一級結構的信息開發(fā)應用研究。2、定量確定(quèdìng)蛋白質結構-功能關系。包括蛋白質三維結構模型的建立，酶催化性質、蛋白質折疊和穩(wěn)定性研究、蛋白質變異的探討等。3、從混雜變異體庫中篩選出具有特定結構-功能關系的蛋白質。4、根據(jù)已知結構-功能關系的蛋白質，用人工方法合成它及其變異體，完全人為控制蛋白質的性質。共八十一頁三、蛋白質工程(gōngchéng)的研究內容蛋白質工程研究的具體內容：1、通過改變蛋白質的活性部位，提高其生物功效。2、通過改變蛋白質的組成和空間結構，提高其在極端條件(tiáojiàn)下的穩(wěn)定性。3、通過改變蛋白質的遺傳信息，提高其獨立工作能力，不再需要輔助因子。4、通過改變蛋白質的特性，使其便于分離純化。5、通過改變蛋白質的調控位點，使其與抑制劑脫離，解除反饋抑制作用。共八十一頁四、蛋白質工程(gōngchéng)的研究意義酶絕大多數(shù)是蛋白質——天然的生物酶雖然能在生物體內發(fā)揮各種功能，但在生物體外，特別是在工業(yè)條件（高溫、高壓、機械力、重金屬離子、有機溶劑、氧化劑、極端pH等）下，則常易遭到破壞。需要改造(gǎizào)天然酶，使其能夠適應特殊的工業(yè)過程；或設計制造出全新的人工酶或人工蛋白，以生產全新的醫(yī)用藥品、農業(yè)藥物、工業(yè)用酶和一些天然酶不能催化的化學催化劑。共八十一頁五、蛋白質工程的發(fā)展(fāzhǎn)與進展蛋白質工程是20世紀80年代處誕生的一個新興生物技術領域。1983年，Ulmer在“Science”上發(fā)表以“ProteinEngineering‘’(蛋白質工程)為題的專論，一般將此視為蛋白質工程誕生的標志。當前，蛋白質工程是發(fā)展較好、較快的分子工程。這是因為在進行蛋白質分子設計后，已可應用高效的基因工程來進行蛋白的合成。最早的蛋白工程是福什特（Forsht）等在1982～1985年間對酪氨?！猼—RNA合成酶的分子改造工作。他根據(jù)XRD（X射線衍射）實測該酶與底物結合部位結構，用定位突變技術改變與底物結合的氨基酸殘基，并用動力學方法(fāngfǎ)測量所得變體酶的活性，深入探討了酶與底物的作用機制。共八十一頁佩里（Perry）1984年通過將溶菌酶中Ile(3)改成Cys(3)，并進一步氧化生成Cys(3)-Cys（97）二硫鍵，使酶熱穩(wěn)定性提高，顯著改進了這種食品工業(yè)用酶的應用價值。1987年福什特通過將枯草桿菌蛋白酶分子(fēnzǐ)表面的Asp（99）和Glu（156）改成Lys，而導致了活性中心His（64）質子pKa從7下降到6，使酶在pH＝6時的活力提高10倍。共八十一頁1988年杜邦公司宣布，成功設計并合成了由四段反平行α-螺旋組成為73個氨基殘基的成果。這顯示，按人們預期要求，通過從頭設計以折疊成新蛋白的目標已是可望又可及了。這顯示，按人們預期要求，通過從頭設計以折疊成新蛋白的目標已是可望又可及了。預測結構的模型法，在奠定分子(fēnzǐ)生物學基礎時起過重大作用。蛋白的一級結構，包含著關于高級結構的信息這一點已日益明確。結合模型法，通過分子(fēnzǐ)工程來預測高級結構，已成為人們所矚目的問題了。共八十一頁蛋白質工程匯集了當代分子生物學等學科(xuékē)的一些前沿領域的最新成就，它把核酸與蛋白質結合、蛋白質空間結構與生物功能結合起來研究。蛋白質工程將蛋白質與酶的研究推進到嶄新的時代，為蛋白質和酶在工業(yè)、農業(yè)和醫(yī)藥方面的應用開拓了誘人的前景。蛋白質工程開創(chuàng)了按照人類意愿改造、創(chuàng)造符合人類需要的蛋白質的新時期。共八十一頁第二節(jié)蛋白質工程研究(yánjiū)方法共八十一頁一、蛋白質工程(gōngchéng)的基本步驟（1）分離純化目的蛋白，使之結晶并作X晶體衍射分析，結合核磁共振等其他方法(fāngfǎ)的分析結果，得到其空間結構的盡可能多的信息。（2）對目的蛋白的功能作詳盡的研究，確定它的功能域。（3）通過對蛋白質的一級結構、空間結構和功能之間相互關系的分析，找出關鍵的基團和結構。共八十一頁一、蛋白質工程(gōngchéng)的基本步驟（4）圍繞這些關鍵的基團和結構提出對蛋白質進行改造的方案，并用基因工程的方法去實施(shíshī)；（5）對經過改造的蛋白質進行功能性測定，看看改造的效果如何；（6）重復(4)和(5)這兩個步驟，直到獲得比較理想的結果。共八十一頁蛋白質工程(gōngchéng)的程序共八十一頁二、蛋白質工程的改造(gǎizào)策略與方法(1)疏水性氨基酸常常出現(xiàn)在蛋白質的活性中心區(qū)域；α-螺旋和β-折疊區(qū)通常不會是酶的活性中心或配體以及底物結合的中心，而是作為結構(jiégòu)的支架；環(huán)(Loop)區(qū)、轉角(turn)區(qū)域和帶電荷區(qū)域通常位于蛋白質的表面?；谶@種經驗，在設計突變時要注意保留脯氨酸或半胱氨酸殘基。因為脯氨酸常被用來終止α螺旋區(qū)，而半胱氨酸酸常形成起穩(wěn)定作用的二硫鍵，同時二硫鍵又是許多分泌性蛋白的標志。共八十一頁(2)進行定點突變時，應注意保守氨基酸殘基。如果要改變酶活性、底物結合活性等高度特異性的性質，則應盡量保留保守殘基。(3)應注意保留潛在的N糖基化位點（Asn-X-Ser/Thr-X-Pro)中的Asn(天門冬酰胺)、Ser(絲氨酸)或Thr(蘇氨酸)。在很多情況下，特別是分泌性蛋白和穿膜蛋白，能否正確糖基化對蛋白活性物影響很大。(4)對于含有內含子的序列，可以(kěyǐ)刪除某一外顯子或外顯子組合，因為單個外顯子通常編碼獨立折疊的結構域，刪去該結構域后可能不會影響蛋白其余部分的正確折疊。二、蛋白質工程(gōngchéng)的改造策略與方法共八十一頁二、蛋白質工程(gōngchéng)的改造策略與方法(5)構建兩個同源蛋白的嵌合體時，應盡量使其接合部位處在具有相同或相近功能的氨基酸序列中；而當兩個非同源蛋白組成嵌合體時，則應使接合部分盡量位于(wèiyú)所預測結構的邊緣。(6)如果對目的蛋白的三維結構一無所知，那么可以在目的序列中隨機插人六聚體接頭以鑒定功能件結構域。插人六聚體接頭后，在原蛋白質序列中添加兩個氨基酸，比插人更多的氨基酸對蛋白質整體功能的破壞要輕。(7)進行缺失突變時，應避免直接利用天然存在的限制性酶切位點進行刪除。如果直接利用這種限制性內切酶位點，很容易破壞正確的開放讀碼框，或得到的缺失突變體邊界不能落在適當?shù)奈恢?，而使蛋白質不能正確折疊。共八十一頁第二節(jié)蛋白質研究(yánjiū)方法蛋白質工程研究的內容是以蛋白質結構功能關系的知識為基礎，通過周密的分子設計把蛋白質改造為有預期的新特征的突變蛋白質，在基因水平上對蛋白質進行改造，按改造的規(guī)模和程度可以分為：①個別氨基酸的改變和一整段氨基酸序列的刪除(shānchú)、置換或插入(初級改造)；②蛋白質分子的剪裁，如結構域的拼接(高級改造)；③從頭設計合成新型蛋白質。共八十一頁一、初級(chūjí)改造為了實現(xiàn)氨基酸的置換，需要采用DNA堿基突變的方法，改變編碼氨基酸的密碼子，以達到改變氨基酸進而改造蛋白質的目的。蛋白質工程研究中主要采用的基因突變方法包括(bāokuò)基因定位突變和盒式突變。一般，含有單一或少數(shù)幾個突變位點的基因定向改變可以采用M13-DNA寡聚核苷酸介導誘變技術、寡核苷酸介導的PCR誘變技術、隨機誘變技術和盒式突變技術，而大面積的定位突變則需要采取基因全合成的方法。共八十一頁寡聚核苷酸介導誘變(yòubiàn)技術共八十一頁寡核苷酸介導的PCR誘變(yòubiàn)技術共八十一頁克隆(kèlónɡ)基因的隨機誘變共八十一頁盒式突變(tūbiàn)技術共八十一頁二、結構域的拼接(pīnjiē)（蛋白質分子的高級改造）蛋白質分子種類繁多，結構復雜，其分子大小、形狀也各個相同。在結構，通常認為，蛋白質分子的一級結構氨基酸序列一定規(guī)則構成二級結構，再由二級結構折疊成三級結構。研究證明，在二級結構和三級結構之間，還有一個結構層次，即結構域(domain)。結構域是由α螺旋、β折疊等二級結構單位按一定的拓撲學規(guī)則構成的三維空間結構實體(shítǐ)。有些小分子量的蛋白質分子，如蝎毒、蛇毒和蜘蛛毒素等多肽類神經毒素，只包含一個結構域，而大部分蛋白質分子，則是由干個結構域構成的。共八十一頁結構域是蛋白質分子中一種基本的結構單位，結構域拼接是通過基因操作把位于兩種不同蛋白質上的幾個結構域連接在一起，形成融合蛋白，它兼有原來(yuánlái)兩種蛋白的性質。這是研究蛋白質功能的一種非常有力的手段，同時也為提高某些蛋白類藥物的功效、改善其性能提供了一種思路。如今我們可以利用蛋白質工程的手段，加快自然界中的結構域拼接過程，以達到人們所預期的目標。共八十一頁金屬硫蛋白的作用與結構(jiégòu)特點金屬硫蛋白（metallothionein，簡稱MT）是一類小分子量的球蛋白，大量存在于哺乳動物體內，其他低等動物如魚、螃蟹、海膽中也有分布，在植物和微生物中也發(fā)現(xiàn)有各種不同亞型的金屬硫蛋白。這類蛋白質分子中半胱氨酸的含且極高，約占全部氨基酸總量的1/3左右，在分子中以與金屬原子相結合的方式存在。金屬硫蛋白參與微量元素鋅、銅等的貯存、運輸和代謝，參與重金屬元素銅、汞、鉛等的解毒以及拮抗電離輻射和清除(qīngchú)羥基游離基等，在改善健康等諸多方面發(fā)揮著重要的作用。共八十一頁金屬硫蛋白的種類很多，哺乳動物中的金屬硫蛋白分子內61個氨基酸殘基組成，分為兩個結構域，分別叫α結構域和β結構域。兩個結構域各含29個殘基，中間由3個殘基相連。α結構域含11個半胱氨酸，能結合4個金屬原子，趨向于與鎘和汞結合；而β結構域含9個半胱氨酸，能結合3個金屬原子，趨向于與鋅和銅結合。實驗表明，α結構域結合鎘的能力(nénglì)比β結構域高出1000倍以上。因此，若能將天然金屬硫蛋白的β結構域改造成為α結構域，形成α結構域的“二倍體”，那么，這種改造后的金屬硫蛋白就會比天然金屬硫蛋白具有更強的鎘結合能力(nénglì)，更適合于在環(huán)境保護中清除鎘污染。共八十一頁將金屬硫蛋白的β結構域改造成為α結構域需要利用蛋白質工程中的分子設計技術，對分子改造的設計思想進行可行性分析，并提出具體的改造方案。首先，應在大量生物學實驗的基礎上，仔細分析金屬硫蛋白的結構特點和生物功能，并利用貯存于計算機中的生物大分子信息數(shù)據(jù)庫和序列(xùliè)分析、分子模型等計算機軟件，確定金屬硫蛋白的氨基酸序列(xùliè)、一級結構和高級結構。共八十一頁金屬硫蛋白α結構域多倍體的構建用MT的α結構域二倍體代替天然MT，有可能使其結合重金屬能力提高一倍。我們(wǒmen)知道，無論是天然MT，還是人工構建MT的α結構域二倍體，在將其轉人植物中時，都需要用環(huán)狀的DNA質粒作載體。如果能把MT的α結構域二倍體首尾相接，構建MT的α結構域多倍體，將有可能使表達產物成倍增加，消除鎘金屬的能力也就會相應的成倍提高。根據(jù)以上設想，可以利用基因工程的方法，構建金屬硫蛋白α結構域多倍體。共八十一頁首先，用計算機輔助分子設計的方法，根據(jù)20種氨基酸殘基的不同特點，選擇合適的多肽鏈片段。然后，根據(jù)核酸→蛋白質翻譯密碼表，確定編碼該多肽鏈的堿基序列，用化學合成的方法分別合成結構域和連接肽段的基因，并設法將它們拼接起來。為了便于拼接，在實際操作的時候，可以在α結構域和連接肽段基因的兩端各加上一段特殊的堿基序列，稱之為“黏性末端”。根據(jù)堿基配對的原理，用DNA連接酶作催化劑，在一定的條件下，所合成的單鏈DNA便可拼接成含有多個α結構域的雙鏈DNA。適當(shìdàng)控制反應條件，便可以得到不同長度的結構域多倍體基因。共八十一頁最后，將以上人工合成的基因插入載體后轉入植物細胞中，使MT的α結構域多倍體基因在植物中表達，并大量結合從根部吸收的鎘、汞等重余屬，起到清除土壤和水域污染的作用。利用某種特殊的表達載體，將金屬硫蛋白α結構域基因轉入水稻，使其只在水稻根部表達，既可以培育以高質量的無公害水稻新品種，又能使受污染的土地獲得新生，對環(huán)境保護和農業(yè)生產都有重要的意義。當然(dāngrán)，這種外源的金屬硫蛋白多倍體基因能否在植物中得到很好的表達，是否可以遺傳給下一代，還需要做大量的試驗。共八十一頁人工合成的基因轉入植物(zhíwù)，清除土壤污染共八十一頁三、全新蛋白質的設計(shèjì)與構建上述兩種蛋白質改造方法，通常是從一個已知順序、結構和功能的蛋白質出發(fā)，根據(jù)一定的目標和設計方案，使用(shǐyòng)多肽合成或者基因工程的方法，改變它的結構，以期達到改變共性質的目的。如果要從頭設計和構建一個自然界不存在的蛋白質，則需要借助多功能模板和蛋白質二級結構元件組裝成某種具有特定功能的人工蛋白質分子。在這里，人們渴求獲得一個具有確定的結構，甚至是一個具有某種特定功能的蛋白質時，就必須先構建一個氨基酸順序，然后按預想的要求將它折疊成所期望的結構。共八十一頁三、全新(quánxīn)蛋白質的設計與構建在確定所期望的目標結構時，最好用自然界現(xiàn)存的某種蛋白質的基本結構圖樣作為參考，如含有夾心β層的α螺旋束，或出α螺旋和β鏈共同組成(zǔchénɡ)的其他規(guī)則結構圖樣等，都可以作為設計目標蛋白時的參考依據(jù)。但是，從頭設計的蛋白質的氨基酸順序又不能與任何已知蛋白質的天然氨基酸順序相同，盡管出它們組成(zǔchénɡ)的多肽鏈最終能折疊成與天然順序類似的基本結構圖樣。共八十一頁三、全新(quánxīn)蛋白質的設計與構建從頭設計一個(yīɡè)蛋白質的基本步驟

首先，將各項物理標淮和統(tǒng)計數(shù)據(jù)組合在一起，結合研究人員的工作經驗，借助計算機輔助的圖像顯示儀選定一個能與水溶性球蛋白相匹配的氨基酸順序。如果選定的目標結構是一條多肽鏈組成的單分子，鏈上有4個α螺旋區(qū)，相互靠近形成一個四螺旋束，螺旋區(qū)之間通過伸展的肽鏈構成環(huán)區(qū)連接。為了使多肽鏈折疊成四螺旋束，所以就要設計α螺旋上的側鏈結構。共八十一頁在構建目標(mùbiāo)蛋白時，設計四條α螺旋上的側鏈排列，即疏水側鏈分布在螺旋的一側，以便四個螺旋區(qū)在疏水性相互作用的驅動下折疊成束，使水溶性球蛋白分子的內部形成疏水性內核，外部形成親水表面。事實上，天然α螺旋結構中就存在著各種形式的側鏈分命情況。共八十一頁在這組α螺旋及其側鏈殘基沿螺旋軸方向的投影圖里，從中心向外讀數(shù)，每一圈螺旋上，每間隔100o處就會有一個殘基(共360o／3.6個殘基)。左面的螺旋是疏水的，右面(yòumiàn)的螺旋是親水的，而中間的螺旋則是左側親水，右側疏水，這恰好與我們在設計和構建水溶性球蛋白時所遇到的情況相一致。當然，構建目標蛋白時，選定螺旋區(qū)的長度和確定螺旋區(qū)的連接長度也十分重要。共八十一頁蛋白質天然(tiānrán)α螺旋結構域側鏈分布模式共八十一頁在勾勒出目標蛋白(dànbái)的大體輪廓后，緊接著是對設計藍圖進行具體操作。依據(jù)氨基酸殘基的統(tǒng)計學數(shù)據(jù)和排列的優(yōu)先順序，先確定每個殘基位置上的氨基酸。對已知水溶性球蛋白(dànbái)的分子結構進行調查和統(tǒng)計分析表明，在蛋白(dànbái)質片段的二級結構中，有些氨基酸在特定的位置上具有優(yōu)先權。共八十一頁初步確定氨基酸順序之后，再用分子(fēnzǐ)動力學進行能量極小化計算，使構象的能量水平達到最低和穩(wěn)定，優(yōu)化目標蛋白的三維模型。然后，用各種已獲得試驗數(shù)據(jù)來檢驗和考核所給定的目標蛋白質結構是否合理，對所設計的模型做進一步修正。在實驗室中，當開始制備這個全新從頭設計的蛋白質時，應該使用一切可能的計算工具，對設計的模型進行幾輪甚至是多輪的檢驗和修正，這樣做會使人工構建蛋白質獲得成功的機會增加。共八十一頁對用多肽合成法或基因表達法獲得的全新目標蛋白質，應采用光譜學的方法對其結構進行考查。如果原來設計的目標蛋白質具有特殊生物功能，那么還要采用相應的生物化學方法測定其生物活力。最后(zuìhòu)，還需要用x射線結晶學法準確測定目標蛋白質的三維結構。通常需要經過幾輪或許多輪的設計、檢驗和再設計，方可獲得一個正確折疊和帶有人們渴望功能的目標蛋白質。共八十一頁第三節(jié)蛋白質工程(gōngchéng)的應用食品工業(yè)(shípǐnɡōnɡyè)日用品工業(yè)醫(yī)學酶的修飾和改造共八十一頁1、蛋白質工程在食品(shípǐn)中的應用（1）消除酶的被抑制特性（2）引入二硫鍵，改善蛋白質的熱穩(wěn)定性（3）轉化氨基酸殘基，改善蛋白質熱穩(wěn)定性（4）改變酶的最適pH值條件（5）提高酶的催化活性（6）修飾酶的催化特異性（7）木聚糖酶的改造（8）預測(yùcè)蛋白質結構共八十一頁其他(qítā)應用2、水蛭素改造3、生長激素改造4、胰島素改造5、致癌酶的改造6、金屬硫蛋白的改造7、人白細胞介素-2的改造8、組織(zǔzhī)纖溶酶原激活因子的改造9、枯草桿菌蛋白酶的改造共八十一頁第四節(jié)

蛋白質組學共八十一頁背景基因數(shù)量有限性和基因結構(jiégòu)的相對穩(wěn)定性vs生命現(xiàn)象的復雜性和多變性從genomic到proteome共八十一頁對蛋白質的數(shù)量(shùliàng)、結構、性質、相互關系和生物學功能進行全面深入的研究已成為生命科學研究的迫切需要和重要任務。共八十一頁一、蛋白質組學的概念(gàiniàn)蛋白質組學（Proteomics）定義1：闡明生物體各種生物基因組在細胞中表達的全部蛋白質的表達模式及功能模式的學科。包括鑒定蛋白質的表達、存在方式(fāngshì)(修飾形式)、結構、功能和相互作用等。所屬學科：生物化學與分子生物學（一級學科）；總論（二級學科）定義2：研究基因組編碼的全部蛋白質的結構、性質和功能的學科。所屬學科：細胞生物學（一級學科）；總論（二級學科）定義3：研究細胞內全部蛋白質的組成、結構與功能的學科。所屬學科：遺傳學（一級學科）；總論（二級學科）共八十一頁蛋白質組學(proteomics)

指應用各種技術手段來研究蛋白質組的一門新興科學，其目的是從整體(zhěngtǐ)的角度分析細胞內動態(tài)變化的蛋白質組成成份、表達水平與修飾狀態(tài)，了解蛋白質之間的相互作用與聯(lián)系，揭示蛋白質功能與細胞生命活動規(guī)律。

共八十一頁蛋白質組蛋白質組是澳大利亞學者Williams和Wilkins于1994年首先提出，源于蛋白質（protein）與基因組（genome）兩個詞的雜合,意指proteinsexpressedbyagenome，即“一個細胞(xìbāo)或一個組織基因組所表達的全部蛋白質”。熒光染色(rǎnsè)的細胞內蛋白質共八十一頁對應于基因組的所有蛋白質構成的整體，不是局限于一個或幾個蛋白質。同一基因組在不同細胞、不同組織中的表達情況(qíngkuàng)各不相同。在空間和時間上動態(tài)變化著的整體。蛋白質組是：共八十一頁主要研究(yánjiū)內容

了解某種特定的細胞、組織(zǔzhī)或器官制造的蛋白質種類；

明確各種蛋白質分子是如何形成類似于電路的網(wǎng)絡的；

描繪蛋白質的精確三維結構，揭示其結構上的關鍵部位，如與藥物結合并且決定其活性的部位。

共八十一頁二、蛋白質組學的產生(chǎnshēng)與發(fā)展共八十一頁背景基因組時代→后基因組時代研究(yánjiū)重點的轉移及其標志

共八十一頁mRNA水平的基因(jīyīn)表達研究取得進展，但mRNA與蛋白質間的相關系數(shù)僅為0.4～0.5

蛋白質自身特點難以從DNA和mRNA水平得到解答

共八十一頁進展各國政府支持，國際著名研究(yánjiū)和商業(yè)機構加盟：1996年澳大利亞建立了世界上第一個蛋白質組研究中心（AustraliaProteomeAnalysisFacility，APAF）

共八十一頁美國國立癌癥研究院（NCI）投資1000萬美元建立肺、直腸、乳腺、卵巢腫瘤的蛋白質組數(shù)據(jù)庫。NCI和FDA共同投資數(shù)百萬美元建立癌癥不同階段的蛋白質組數(shù)據(jù)庫。英國建立三個蛋白質組研究中心(zhōngxīn)對已完成或即將完成全基因組測序的生物體進行蛋白質組研究。共八十一頁

Celera公司投資上億美元獨自啟動了全面鑒定和分類匯總人類組織(zǔzhī)、細胞和體液中的蛋白質及其異構體，構建新一代的蛋白質表達數(shù)據(jù)庫的工作。共八十一頁

1997年召開了第一次國際“蛋白質組學”會議(huìyì)

1998年在美國舊金山召開了第二屆國際蛋白質組學會議

1999年1月在英國倫敦舉行了應用蛋白質組會議共八十一頁

我國也于1998年啟動(qǐdòng)了蛋白質組學研究，在中科院上海生物化學研究所舉辦了兩次全國性的蛋白質組學研討會

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2003成立了中國人類蛋白質組組織（CHHUPO），并分別于2003年9月、2004年8月以及2005年8月召開了中國蛋白質組學首屆、第二屆及第三屆學術大會，2004年10月在中國北京(běijīnɡ)召開了第三屆國際蛋白質組學會議。

共八十一頁科技部已將疾病蛋白質組研究列入我國“973”計劃(jìhuà)項目和“863”計劃(jìhuà)項目；國家自然科學基金委員會也將“蛋白質組研究”列為重點項目。我國在鼻咽癌、白血病、肝癌和肺癌蛋白質組研究方面取得了較大的進展。共八十一頁三、蛋白質組學研究(yánjiū)方法概述共八十一頁蛋白質組研究更為復雜和困難：蛋白質數(shù)目大大(dàdà)超過基因數(shù)目。

蛋白質隨時間和空間而變化。共八十一頁發(fā)展高通量、高靈敏度、高準確性的研究技術平臺是現(xiàn)在乃至相當(xiāngdāng)一段時間內蛋白質組學研究中的主要任務。

當前主要(zhǔyào)任務共八十一頁（一）蛋白質組表達模式的

研究(yánjiū)方法蛋白質組研究(yánjiū)中的樣品制備蛋白質組研究中的樣品分離蛋白質組研究中的樣品分析鑒定蛋白質組學研究的生物信息學定量蛋白質組學研究共八十一頁研究蛋白質組的組成(zǔchénɡ)成分支撐技術主要有雙向凝膠電泳、以質譜為代表的蛋白質鑒定技術及生物信息學分析。蛋白質組表達(bi