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在人类基因组草图完成的后基因组时代,生命科学面临的最重要任务之一将是对人类基因的注释与确认,即人类基因组中约1P3 的基因及其功能有待于在蛋白质水平上的揭示与确证。因此,澳大利亚Macquarie 大学的Wilkins 和Williams 于1994 年首次提出了“蛋白质组(proteome) ”的概念,并于1995年在国际电泳杂志上正式发表了对支原体蛋白质组研究的成果。随后,美国和欧洲的10多个实验室相继开展了蛋白质组的研究,研究对象从原核生物扩展到酵母、线虫乃至人体病理组织与细胞,从而导致蛋白质组学(proteomics) 的诞生 。
蛋白质组是指一个基因组、一个细胞或组织或一种生物体所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是一门在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的学科。它主要研究细胞或组织内表达的全部蛋白质及其表达模式。其特点是采用高分辨率的蛋白质分离手段结合高通量的蛋白质鉴定技术,全景式地研究各种生理或病理条件下的蛋白质表达谱。其研究范围涉及蛋白质组作图、蛋白质组成分鉴定、基因产物识别与功能鉴定、细胞分化与发育等重要生命活动的分子机制研究以及医药靶分子的寻找与分析等,并已开始应用于对基因突变和一些重要疾病病理进程的研究。蛋白质组的研究内容主要包括: (1)组成性蛋白质组学研究。即针对有关基因组或转录组数据库的细胞、组织或生物体,建立其蛋白质组或亚蛋白质组及其蛋白质组连锁群。(2) 比较蛋白质组学研究。即以重要生命过程或人类重大疾病为对象,进行重要生理病理体系或过程的局部蛋白质组研究。(3) 蛋白质组学支撑技术平台和生物信息学研究 。
蛋白质组学作为新世纪生命科学研究的前沿,受到世界各国尤其是发达国家的高度重视。澳大利亚于1998 年建立了第一个全国性蛋白质组研究网APAF。美国国立肿瘤研究所(NCI) 出资1000 万美元建立了一个有关肺、直肠、乳腺和卵巢等肿瘤的蛋白质组数据库。哈佛、斯坦福、耶鲁、欧洲分子生物学实验室、巴士德研究所以及中国科学院生物化学研究所、中国军事医学科学院等学府和研究单位也纷纷跻身此类研究。国际各大企业与制药公司如独立完成人类基因组测序的Celera 公司已宣布投资上亿元于此领域; 而日内瓦蛋白质组公司与布鲁克质谱仪制造公司联合成立了国际上最大的蛋白质组研究中心;蛋白质组学在美国逐步形成产业和市场,目前产值已达到2717 亿美元。
双向电泳技术、质谱技术以及计算机图像分析与大规模数据处理技术被称为蛋白质组研究的三大基本支撑技术。