蛋白质组图谱研究的新动向

　　

生物通综合：蛋白质组是后基因组时代的研究焦点。蛋白质是生命活动的真正执行者，而对蛋白质图谱的研究也由静态图谱进步到“临时”动态图谱。

细胞活性蛋白图谱

 

人类基因组已经测序完成四年多了，现在科学家们关注的是弄清楚各个基因和它们的产物——蛋白质的功能。多亏了Max Planck生化研究院的研究者们，该过程的主要步骤已经完成。该研究院的研究者们与来自丹麦、加拿大、中国和美国的同事们一起合作，展现了怎么利用尖端的方法将细胞某个时刻的全部活性蛋白编成目录。他们的工作阐明了细胞是怎样利用蛋白的。他们的研究发表在《Cell》杂志上 (Cell 2006 125: 187-199)。

 

在研究中，蛋白组学研究者对小鼠的肝细胞进行了研究。利用质谱法（mass spectrometry）和通过比较数据库，科学家们能够在10个不同细胞区室（cell compartment）内检测超过1，400种蛋白。先前的分析已经表明某种特定的蛋白能将自己清楚的分配到特定的细胞器内。科学家们将蛋白复合体分离，并利用这些蛋白作为标记。与这些标记蛋白出现在一起的蛋白也就可以分配到它们合适的位置去。这种方法叫做蛋白相互关系分析法（protein correlation profiling），是由Matthias Mann 和他的同事们发明的。在先前的研究中已经成功利用该方法确定单个细胞器内蛋白的组成成分。（详细）

 

胚胎干细胞蛋白图谱

来自哈佛医学院干细胞研究所，Dana-Farber癌症研究所和波士顿儿童医院（Dana-Farber Cancer Institute，Children's Hospital Boston），以及霍德华休斯医学院HHIMI的研究人员绘制了一张小鼠胚胎干细胞全能性Nanog蛋白相互作用图谱，为干细胞研究以及全能性干细胞的应用提供了重要资料。这一研究成果公布在11月16日《Nature》杂志上。

哈佛医学院干细胞研究所(Harvard Stem Cell Institute)是一所著名的科学研究机构，其宗旨是将干细胞生物学研究建立成疾病治疗的基础。这一研究报告就是出自哈佛干细胞研究所，文章的第一作者是就读于该所的王剑龙博士（Jianlong Wang，音译）。

在这篇研究报告中，Wang等人研究获得了小时胚胎干细胞中Nanog调控的蛋白网络图谱，实验手段主要是通过在天然条件下亲和纯化Nanog蛋白，然后进行质谱分析，从而确认了相关蛋白的物理图谱。几次实验之后研究人员辨认了几个Nanag相关蛋白的伴侣蛋白（包括Oct4），增加了新筛选得到的蛋白因子的功能相关性，从而构建了一张蛋白相互作用图谱。

这张图谱包含了许多在维持胚胎干细胞和调控分化方面的核心因子，也与其它一些复合共抑制途径（multiple co-repressor pathways）相关，其中许多蛋白的编码基因是之前假设的直接转录靶标。这一相互作用密切的蛋白图谱可以说就是一个全能性作用的细胞模型。（详细）

全基因组组蛋白修饰图谱

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来自美国国家卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）国立心脏，肺和血液协会分子免疫学实验室的华人科学家赵可吉（Keji Zhao，通讯作者）领导的研究小组为了了解T细胞特有的基因表达动力学事件，绘制了一张活性组蛋白修饰全基因组图谱。这一研究成果公布在最新一期（10月16日）《美国国家科学院院刊》PNAS杂志上。

在这一研究中，Zhao等人通过绘制活性组蛋白修饰全基因组图谱（包含了人类原代T细胞的组蛋白H3 K9/K14 diacetylation (H3K9acK14ac), H3 K4 trimethylation (H3K4me3), 和抑制性组蛋白修饰H3 K27 trimethylation (H3K27me3)），从中发现H3K9acK14ac和H3K4me3与T细胞功能和发育必要基因关系密切，而H3K27me3则是与其它类型细胞发育有关的沉默基因有关联。（详细）

第一个蛋白质动态图谱出炉

 

来自西班牙巴塞罗那医药研究所、巴塞罗那超级计算中心生命科学组和巴塞罗那国家生物信息学研究所在国际权威杂志《美国科学院院刊》上公布了蛋白质动态行为的一个“临时”图谱。

 

蛋白质决定着细胞的结构和形状，并且驱动细胞所有的关键过程。所有蛋白质都根据相同的过程执行它们的功能，即与其他分子结合。

 

现在，研究人员破译的这张图谱展现出了蛋白质如何能移动并形成复合体。该图谱将能够帮助研究人员了解分子的基本功能，以及它们在功能出错时发生了什么。这个图谱也为新药设计提供了巨大的可能性。

 

这项研究的目的是确定一种非常典型的蛋白质类型的动态特征图谱。研究包括观察张开蛋白质弹性的基本规则，从而使研究人员能够预测这些蛋白质根据它的配基或修饰来形成的结构。

 

这项研究人员让研究人员超越来传统的只是静态的蛋白质结构研究范畴，而静态结构则无法捕捉蛋白质功能所需的微小的构型变化。这种变化会改变蛋白质与代谢产物或者药物的结合情况。这项研究是一个叫做MoDel（分子动态拓展库）科学计划的第一项研究。（生物通杨遥）