蛋白质组破译：打开解密“天书”的通道

　　日前，据新一期英国《自然》杂志报道，人类蛋白质组组织前主席约翰·伯杰龙发起一项大规模的破译人类蛋白质组计划，目标是花费约10年时间将人体所有蛋白质归类并描绘出它们的特性，并揭示它们在细胞中所处的位置以及每种蛋白质与其他哪些蛋白质存在相互作用。  

　　早在上世纪90年代，科学家就已经启动了基因组计划，并经过13年的努力，共同绘制完成了人类基因组序列图，翻开生命科学史划时代的一页。  



　　与基因组计划相比，这次破译人类蛋白质组又有什么重要意义呢？记者采访了蛋白质组学国家重点实验室副主任钱小红教授。  



　　———破译原因———“天书”只是提供生命“解剖图”  



　　人类基因组的绘制成功首次在分子层面上为人类揭示生命奥秘提供了一份生命“解剖图”，然而随着大量生物体全基因组序列的揭示，人们发现仅从基因组序列的角度仍然无法完整、系统的阐明生物体的功能。人类基因组序列图就像一幅“天书”，要想解密“天书”，读懂其中的信息密码与遗传语言，真正揭开生命现象的奥秘，就必须系统认识基因组的产物———蛋白质组。  



　　破译蛋白质组成为科研热点  



　　《科学》杂志早在2001年就已把蛋白质组学列为六大科学研究热点之一，其“热度”仅次于干细胞研究，名列第二。  



　　各国科学家们在研究基因、基因组之后大都感到，下一步研究的关键必须是蛋白质和蛋白质组。因为尽管基因是生命遗传信息的物质载体，可蛋白质却是生命活动的执行体，无论正常的生理过程还是病理状态过程，最直接体现是蛋白质。人类基因组绝大部分基因及其功能都将有待于在蛋白质层面予以揭示和阐述。  



　　蛋白质组学的受关注程度如今已令人刮目相看，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。  



　　———破译过程———技术发展已让破译成为可能  



　　事实上，破译人类蛋白质组的想法诞生于上世纪90年代中期，当时人类基因组计划开始成形。但科学家们一直未能就此采取大规模的协调行动，一个原因在于人类蛋白质组的规模和复杂性令人望而却步。  



　　由于一些新研究表明，编码人体蛋白质的基因数量可能远远小于先前估计，伯杰龙等人认为，大规模的人类蛋白质组计划现在已经可以实施。今年8月，人类蛋白质组组织将在荷兰阿姆斯特丹召开大会，届时伯杰龙领导的研究小组将首次与蛋白质组学界就这一计划进行更广泛的商讨。  



　　整个过程计划用10年时间  



　　按照伯杰龙等人的设想，这一计划将以3种实验方式进行：一是用质谱分析法鉴别组织样本中的蛋白质及其数量；二是生产针对每种蛋白质的抗体并用这些抗体确定蛋白质在组织和细胞中的位置；三是系统地确定每一种蛋白质与其他哪些蛋白存在相互作用。  



　　伯杰龙认为，具体的工作可以分摊给全世界的实验室完成。他说，第一步是收集现有的质谱分析蛋白质组数据，这估计要花6个月时间；接着用1年到3年时间开展一项小规模示范试验，对人类染色体中最小的21号染色体制造的所有蛋白质进行更全面分析；最后是完全破译人类蛋白质组，整个过程可能要用10年时间。  



　　———重要意义———医学应用前景诱人  



　　“蛋白质组的研究不仅能为生命活动规律提供物质基础，也能为多种疾病机理的阐明及其防、诊、治提供理论根据和解决途径。”钱小红教授介绍说。  



　　蛋白质组学的研究最终要服务于人类的健康，主要指促进分子医学的发展，如寻找药物的靶分子。药物的靶分子绝大多数是蛋白质，而且很多药物本身就是蛋白质。  



　　蛋白质组学虽然问世时间很短，但已经在研究细胞的增殖、分化、异常转化、肿瘤形成等方面有了很大发展，涉及到肝癌、白血病、乳腺癌、结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、肺癌、肾癌和神经母细胞瘤等，鉴定了一批肿瘤相关蛋白，为肿瘤的早期诊断、药靶的发现、疗效判断和预后提供了重要依据。  



　　蛋白质组学在对癌症、早老性痴呆等人类重大疾病的临床诊断和治疗方面有着十分诱人的前景，目前国际上许多大型药物公司正投入大量的人力和物力进行蛋白质组学方面的应用性研究。  



　　———国内进展———已进行第一个蛋白质组计划  



　　由我国科学家在国际上率先提出并领衔的“人类肝脏蛋白质组计划”，是中国科学家在生命科学领域中领导的第一项大型国际科技合作计划。我国科学家在该计划中提出的“两谱两图三库（表达谱、修饰谱、连锁图、定位图、样本库、抗体库、数据库）”的总体研究思路和研究目标为整个人类蛋白质组计划的顺利推进奠定了基础。  



　　目前“人类肝脏蛋白质组计划”已建立迄今最大的人类组织器官的蛋白质组数据库，并发现了一批具有重要应用价值的功能蛋白质和潜在的疾病标志蛋白质。专家称，一旦人类肝脏蛋白质组计划实施成功，人类将极有可能找到针对各种肝病的更有效的全新药物和治疗方法。最重要的是，作为人类第一个组织、器官的蛋白质组计划，它将为人类所有组织、器官、细胞的蛋白质组计划提供模式与示范。