基因組(genome)包含的遺傳信息經(jīng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生mRNA,，一個(gè)細(xì)胞在特定生理或病理狀態(tài)下表達(dá)的所有種類的mRNA稱為轉(zhuǎn)錄子組(transcriptome),。很顯然，不同細(xì)胞在不同生理或病理狀態(tài)下轉(zhuǎn)錄子組包含的mRNA的種類不盡相同,。mRNA經(jīng)翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì),，一個(gè)細(xì)胞在特定生理或病理狀態(tài)下表達(dá)的所有種類的蛋白質(zhì)稱為蛋白質(zhì)組(proteome)。同理,，不同細(xì)胞在不同生理或病理狀態(tài)下所表達(dá)的蛋白質(zhì)的種類也不盡相同,。蛋白質(zhì)是基因功能的實(shí)施者，因此對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),，定位和蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用的研究將為闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)提供直接的基礎(chǔ),。
生命科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，因此生命科學(xué)的發(fā)展極大地依賴于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,。以DNA序列分析技術(shù)為核心的基因組研究技術(shù)推動了基因組研究的日新月異,，而以基因芯片技術(shù)為代表的基因表達(dá)研究技術(shù)為科學(xué)家了解基因表達(dá)規(guī)律立下汗馬功勞。在蛋白質(zhì)組研究中,，二維電泳和質(zhì)譜技術(shù)的黃金組合又為科學(xué)家掌握蛋白質(zhì)表達(dá)規(guī)律再鑄輝煌,。蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)就是指研究蛋白質(zhì)組的技術(shù)及這些研究得到的結(jié)果。
蛋白質(zhì)組學(xué)的研究試圖比較細(xì)胞在不同生理或病理?xiàng)l件下蛋白質(zhì)表達(dá)的異同,，對相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行分類和鑒定,。更重要的是蛋白質(zhì)組學(xué)的研究要分析蛋白質(zhì)間相互作用和蛋白質(zhì)的功能。
蛋白質(zhì)組學(xué)的研究內(nèi)容包括：
1.蛋白質(zhì)鑒定：可以利用一維電泳和二維電泳并結(jié)合Western等技術(shù),，利用蛋白質(zhì)芯片和抗體芯片及免疫共沉淀等技術(shù)對蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定研究,。
2.翻譯后修飾：很多mRNA表達(dá)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)要經(jīng)歷翻譯后修飾如磷酸化，糖基化,，酶原激活等,。翻譯后修飾是蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)功能的重要方式，因此對蛋白質(zhì)翻譯后修飾的研究對闡明蛋白質(zhì)的功能具有重要作用。
3.蛋白質(zhì)功能確定：如分析酶活性和確定酶底物,，細(xì)胞因子的生物分析/配基-受體結(jié)合分析,。可以利用基因敲除和反義技術(shù)分析基因表達(dá)產(chǎn)物-蛋白質(zhì)的功能,。另外對蛋白質(zhì)表達(dá)出來后在細(xì)胞內(nèi)的定位研究也在一定程度上有助于蛋白質(zhì)功能的了解,。Clontech的熒光蛋白表達(dá)系統(tǒng)就是研究蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)定位的一個(gè)很好的工具。
4.對人類而言,，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究最終要服務(wù)于人類的健康,，主要指促進(jìn)分子醫(yī)學(xué)的發(fā)展。如尋找藥物的靶分子,。很多藥物本身就是蛋白質(zhì)，而很多藥物的靶分子也是蛋白質(zhì),。藥物也可以干預(yù)蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用,。
在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和疾病機(jī)理研究中，了解人不同發(fā)育,、生長期和不同生理,、病理?xiàng)l件下及不同細(xì)胞類型的基因表達(dá)的特點(diǎn)具有特別重要的意義。這些研究可能找到直接與特定生理或病理狀態(tài)相關(guān)的分子,，進(jìn)一步為設(shè)計(jì)作用于特定靶分子的藥物奠定基礎(chǔ),。
不同發(fā)育、生長期和不同生理,、病理?xiàng)l件下不同的細(xì)胞類型的基因表達(dá)是不一致的,，因此對蛋白質(zhì)表達(dá)的研究應(yīng)該精確到細(xì)胞甚至亞細(xì)胞水平?？梢岳妹庖呓M織化學(xué)技術(shù)達(dá)到這個(gè)目的,，但該技術(shù)的致命缺點(diǎn)是通量低。LCM技術(shù)可以精確地從組織切片中取出研究者感興趣的細(xì)胞類型,，因此LCM技術(shù)實(shí)際上是一種原位技術(shù),。取出的細(xì)胞用于蛋白質(zhì)樣品的制備，結(jié)合抗體芯片或二維電泳-質(zhì)譜的技術(shù)路線,，可以對蛋白質(zhì)的表達(dá)進(jìn)行原位的高通量的研究,。很多研究采用勻漿組織制備蛋白質(zhì)樣品的技術(shù)路線，其研究結(jié)論值得懷疑,，因?yàn)榻M織勻漿后不同細(xì)胞類型的蛋白質(zhì)混雜在一起,，最后得到的研究數(shù)據(jù)根本無法解釋蛋白質(zhì)在每類細(xì)胞中的表達(dá)情況。雖然培養(yǎng)細(xì)胞可以得到單一類型細(xì)胞,，但體外培養(yǎng)的細(xì)胞很難模擬體內(nèi)細(xì)胞的環(huán)境,，因此這樣研究得出的結(jié)論也很難用于解釋在體實(shí)際情況。因此在研究中首先應(yīng)該將不同細(xì)胞類型分離，分離出來的不同類型細(xì)胞可以用于基因表達(dá)研究,，包括mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá),。
LCM技術(shù)獲得的細(xì)胞可以用于蛋白質(zhì)樣品的制備?？梢愿鶕?jù)需要制備總蛋白,，或膜蛋白，或核蛋白等,，也可以富集糖蛋白,，或通過去除白蛋白來減少蛋白質(zhì)類型的復(fù)雜程度。相關(guān)試劑盒均有廠商提供,。
蛋白質(zhì)樣品中的不同類型的蛋白質(zhì)可以通過二維電泳進(jìn)行分離,。二維電泳可以將不同種類的蛋白質(zhì)按照等電點(diǎn)和分子量差異進(jìn)行高分辨率的分離。成功的二維電泳可以將2000到3000種蛋白質(zhì)進(jìn)行分離,。電泳后對膠進(jìn)行高靈敏度的染色如銀染和熒光染色,。如果是比較兩種樣品之間蛋白質(zhì)表達(dá)的異同，可以在同樣條件下分別制備二者的蛋白質(zhì)樣品,，然后在同樣條件下進(jìn)行二維電泳,，染色后比較兩塊膠。也可以將二者的蛋白質(zhì)樣品分別用不同的熒光染料標(biāo)記,，然后兩種蛋白質(zhì)樣品在一塊膠上進(jìn)行二維電泳的分離,，最后通過熒光掃描技術(shù)分析結(jié)果。
膠染色后可以利用凝膠圖象分析系統(tǒng)成像,，然后通過分析軟件對蛋白質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定量分析,，并且對感興趣的蛋白質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行定位。通過專門的蛋白質(zhì)點(diǎn)切割系統(tǒng),，可以將蛋白質(zhì)點(diǎn)所在的膠區(qū)域進(jìn)行精確切割,。接著對膠中蛋白質(zhì)進(jìn)行酶切消化，酶切后的消化物經(jīng)脫鹽/濃縮處理后就可以通過點(diǎn)樣系統(tǒng)將蛋白質(zhì)點(diǎn)樣到特定的材料的表面（MALDI-TOF）,。最后這些蛋白質(zhì)就可以在質(zhì)譜系統(tǒng)中進(jìn)行分析,，從而得到蛋白質(zhì)的定性數(shù)據(jù);這些數(shù)據(jù)可以用于構(gòu)建數(shù)據(jù)庫或和已有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比較分析。實(shí)際上像人類的血漿,，尿液,，腦脊液，乳腺,，心臟,，膀胱癌和磷狀細(xì)胞癌及多種病原微生物的蛋白質(zhì)樣品的二維電泳數(shù)據(jù)庫已經(jīng)建立起來，研究者可以登錄www.expasy.ch/www/tools.html等網(wǎng)站進(jìn)行查詢,，并和自己的同類研究進(jìn)行對比分析,。
Genomic Solution可以為研究者提供除質(zhì)譜外的所有蛋白質(zhì)組學(xué)研究工具，包括二維電泳系統(tǒng)，成像系統(tǒng)及分析軟件,，膠切割系統(tǒng),，蛋白質(zhì)消化濃縮工作站，點(diǎn)樣工作站等,；同時(shí)還可以提供相關(guān)試劑和消耗品,。
LCM-二維電泳-質(zhì)譜的技術(shù)路線是典型的一條蛋白質(zhì)組學(xué)研究的技術(shù)路線，除此以外,，LCM-抗體芯片也是一條重要的蛋白質(zhì)組學(xué)研究的技術(shù)路線,。即通過LCM技術(shù)獲得感興趣的細(xì)胞類型，制備細(xì)胞蛋白質(zhì)樣品,，蛋白質(zhì)經(jīng)熒光染料標(biāo)記后和抗體芯片雜交,，從而可以比較兩種樣品蛋白質(zhì)表達(dá)的異同。Clontech最近開發(fā)了一張抗體芯片,，可以對378種膜蛋白和胞漿蛋白進(jìn)行分析,。該芯片同時(shí)配合了抗體芯片的全部操作過程的重要試劑，包括蛋白質(zhì)制備試劑,，蛋白質(zhì)的熒光染料標(biāo)記試劑，標(biāo)記體系的純化試劑,，雜交試劑等,。
對于蛋白質(zhì)相互作用的研究，酵母雙雜交和噬菌體展示技術(shù)無疑是很好的研究方法,。Clontech開發(fā)的酵母雙雜交系統(tǒng)和NEB公司開發(fā)的噬菌體展示技術(shù)可供研究者選用,。
關(guān)于蛋白質(zhì)組的研究，也可以將蛋白質(zhì)組的部分或全部種類的蛋白質(zhì)制作成蛋白質(zhì)芯片,，這樣的蛋白質(zhì)芯片可以用于蛋白質(zhì)相互作用研究,，蛋白表達(dá)研究和小分子蛋白結(jié)合研究。 Science,，Vol. 293,，Issue 5537，2101-2105,，September 14,，2001發(fā)表了一篇關(guān)于酵母蛋白質(zhì)組芯片的論文。該文主要研究內(nèi)容為：將酵母的5800個(gè)ORF表達(dá)成蛋白質(zhì)并進(jìn)行純化點(diǎn)樣制作芯片,，然后用該芯片篩選鈣調(diào)素和磷脂分子的相互作用分子,。
最后有必要指出的是，傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)研究注重研究單一蛋白質(zhì),，而蛋白質(zhì)組學(xué)注重研究參與特定生理或病理狀態(tài)的所有的蛋白質(zhì)種類及其與周圍環(huán)境(分子)的關(guān)系,。因此蛋白質(zhì)組學(xué)的研究通常是高通量的。適應(yīng)這個(gè)要求，蛋白質(zhì)組學(xué)相關(guān)研究工具通常都是高度自動化的系統(tǒng),，通量高而速度快,，配合相應(yīng)分析軟件和數(shù)據(jù)庫，研究者可以在最短的時(shí)間內(nèi)處理最多的數(shù)據(jù),。
