综述：新型模式生物与蛋白质组学助力更深入的生物学理解

这篇前瞻性综述重新审视了“模式生物”概念在（multi-omics）多组学时代的发展，提出通过比较进化蛋白质组学（comparative evolutionary proteomics）和全生物体（holobiont）研究框架，突破传统模型局限。文章重点介绍了iMOP倡议如何整合（proteogenomics）蛋白质基因组学、（metaproteomics）宏蛋白质组学及（PISA）蛋白质溶解度改变分析等技术，为“One Health”健康战略提供分子层面解决方案。

　　

拓宽生物学中模式生物的范畴

经典模式生物如大肠杆菌（Escherichia coli）和酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）虽在揭示翻译起始机制（如AUG密码子规则）中功不可没，但最新研究发现古菌Aeropyrum pernix K1主要使用UUG起始密码子，而Deinococcaceae细菌甚至采用AUC起始。这些颠覆性发现警示：基因组注释工具需兼容生命之树三大分支（细菌、古菌、真核生物）的多样性。随着类器官（organoids）和器官芯片（organ-on-a-chips）等三维模型的兴起，科学家现在能更精准模拟宿主-微生物互作，为全生物体研究铺路。

iMOP倡议的目标

由EuPA和HUPO支持的“模式生物蛋白质组学倡议”（iMOP）致力于推动两项核心任务：遴选新型生物模型（如抗污染鱼类Sparus aurata和长寿蚂蚁Lasius niger），以及开发基于质谱的尖端技术。例如，现代质谱仪已实现半小时内鉴定38,000种蛋白质，而开源工具Brownotate能快速构建跨物种蛋白质数据库，助力比较进化研究。

全生物体：迈向更复杂的包容性模型

1943年提出的“全生物体”概念如今涵盖宿主与其共生微生物（细菌、古菌、病毒等）的动态网络。合成微生物群落（synthetic communities）结合代谢组学与宏蛋白质组学，可解析微生物代谢产物的功能来源。例如，深海珊瑚Eunicella cavolini通过蛋白质组重塑适应浅水高温，揭示了气候适应的分子弹性。

通过比较蛋白质基因组学改进动物蛋白质注释

传统基于Kozak序列的翻译规则正被“幽灵蛋白质组”（ghost proteome）挑战——质谱发现了大量非经典翻译产物（如polycistronic蛋白）。跨脊索动物门（Chordata）的比较研究显示，小鼠、牛、人类等共享保守的替代开放阅读框，这些蛋白可能参与环境应激响应。

比较进化蛋白质组学破解关键生物学问题

“One Health”框架下，抗病原物种（如绿海龟Chelonia mydas）的蛋白质组特征为抗生素耐药性提供了新思路。黑花园蚁后与工蚁的寿命差异（20年vs 3年）源于能量分配策略，涉及糖代谢、免疫调控等蛋白网络。多组学联用能捕捉这些进化适应的多维证据。

毒理蛋白质组学的多维视角

面对全球化学污染危机，PISA技术通过热稳定性检测，在环境浓度下锁定贻贝（Mytilus edulis）和家鸡（Gallus gallus）的毒性靶点。该方法去除了微囊泡干扰，可跨物种预测污染物健康风险，填补了“暴露组”（exposome）研究的动物健康空白。

未来展望

从单一模型到全生物体，蛋白质组学正通过泛蛋白质组策略（pan-proteomics）揭示生命复杂性。宏蛋白质组学解析土壤微生物互作，而比较研究将实验室发现外推至野生种群。这种整合策略将为环境治理、疾病防控提供分子级解决方案，重塑我们对生命韧性的认知。