中科院生化所夏其昌教授領(lǐng)導(dǎo)的課題組所做的蛋白質(zhì)組學(xué)研究是目前在國際生物學(xué)界一個熱門研究方向,，為此我們對夏教授進行了一次專題采訪，采訪工作得到了夏教授的熱心支持，使我們對蛋白質(zhì)組學(xué)有了更深的認識。

為什么蛋白質(zhì)組學(xué)研究會成為后基因組學(xué)中最熱門的一部分？
大家知道今年基因組研究取得了豐碩的成果，今年三月份的Science和Nature 同時發(fā)表了人類基因組草圖，人類基因組計劃的測序基本上是完成了,。測序是一個很基礎(chǔ)的工作，這個工作的完成使得我們對信息載體基因組的結(jié)構(gòu)比較清楚了,。但是從基因組到性狀的表達這個過程中涉及的很多問題很復(fù)雜,，還很難搞清楚，所以如果你想克隆東西,，以為基因信息一樣就可以了,其實結(jié)果會和預(yù)想的相差很大,。這里主要是蛋白質(zhì)組在起作用，從基因到mRNA再到蛋白質(zhì), 最后體現(xiàn)生物功能的是蛋白質(zhì),。所以現(xiàn)在大家認識到研究蛋白質(zhì)組非常重要,，希望通過它來解決一些問題。當(dāng)然,，蛋白質(zhì)組學(xué)研究不能解決所有的問題,，或許將來又會提出其他的一些研究內(nèi)容，但目前來說,，這方面工作還是最熱的,。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究技術(shù)的發(fā)展
現(xiàn)在研究蛋白質(zhì)組學(xué)有很重要的兩個技術(shù)，一個是雙向電泳,，一個是質(zhì)譜,。雙向電泳是1975年提出的，由三個實驗室同時提出,，那時在歐洲的醫(yī)學(xué)家和生物學(xué)家希望用這種方法來從整體上研究發(fā)病的機理?，F(xiàn)在看來，雙向電泳精度還是蠻高的,，你想一個細胞一般有上萬種蛋白質(zhì),，一般的HPLC及毛細管電泳只能分離上百個，而雙向電泳一次可分離上千種。不過即使如此,，距離分析上萬個蛋白質(zhì)還是相差太多,。有些蛋白表達豐度很低，量很小,，而有的卻很多,，這樣就使得多的和少的蛋白在同一個電泳上表現(xiàn)很難協(xié)調(diào)。不過現(xiàn)在比較通用的還是雙向電泳,，一次可分離出幾千個點,，比以前一個一個研究好多了，可是仍有很多蛋白沒有被檢出,，而被遺漏了，所以要通過它完全搞清楚整個疾病級聯(lián)過程還是比較難的,。

做蛋白質(zhì)鑒定較好的方法是質(zhì)譜,。質(zhì)譜有很多類型，在生物學(xué)中主要用兩種,，一種是moditof,，一種是積方誘導(dǎo)（處理量較大）。蛋白質(zhì)酶解成短肽之后,，分離的時候就根據(jù)分子量大小來分,，每個小肽的分子量知道之后，就可以到數(shù)據(jù)庫去搜索,。如果這個方法得不到結(jié)果,，我們就用電噴霧質(zhì)譜，這個方法不但能知道肽段的分子量,，而且把每個肽段的序列也測定出來了,，這樣可靠性更大。所以蛋白質(zhì)檢測的發(fā)展與這兩種90年代發(fā)展起來的技術(shù)有關(guān),，過去的質(zhì)譜只能做小分子,，現(xiàn)在可以做到分子量幾萬、幾十萬的,，一般我們做的有3000分子量左右,。做蛋白質(zhì)組的文章很多都是在electrophorisis雜志上發(fā)表。其實質(zhì)譜國內(nèi)做的很多,，由于質(zhì)譜儀器較貴,，所以這些工作一般在質(zhì)譜中心做。但是質(zhì)譜中心由于沒有自己的研究課題,，一般只是提供測試服務(wù),，因此做的不深、不透。我們實驗室在兩三年前由于需要買了一臺,，又快又好,，我們的工作成果都是在國外發(fā)表的。
我們現(xiàn)在用的質(zhì)譜在國內(nèi)已經(jīng)算比較好的了,，但新的質(zhì)譜非常多,，像照相機一樣，每年都有新的型號出來,，我們的質(zhì)譜買了三年,，這個型號已經(jīng)不出了。所以質(zhì)譜發(fā)展的非?？臁,，F(xiàn)在有紅外的，用維生素標(biāo)定的方法, 還有多維色譜,，一個樣品分部層析,，層層分離。最新的是分子掃描,，雙向電泳先把樣品分好,，在電場作用下把樣品轉(zhuǎn)移到第二張膜上，在第二張膜上直接做蛋白水解,，這樣就不用轉(zhuǎn)移到試管里了,，再轉(zhuǎn)移到第三張膜，做質(zhì)譜掃描分析,。Celera投資了10個億在這個技術(shù)上,，分子掃描將來每天可以分析上萬個蛋白質(zhì)。以前一天做幾十個已經(jīng)很不錯了,，所以celera的首席專家說,，我們要對人的每一樣組織，每一樣器官,，每一樣細胞進行分析,，把所有的信息整合起來，就可以做出一個人類蛋白質(zhì)組,。

什么是差異表達譜,？
基因組是固定不變的，從體細胞到性細胞,，從小孩到老人都是一樣的,。蛋白質(zhì)組是變化的，同一個體從小孩到老人蛋白質(zhì)組就有變化,，同一個體的器官組織不同,，肌肉,，肝臟，脾胃它們的蛋白質(zhì)組差別就很大,，如果人平均有200個組織,，那么人就有200套蛋白質(zhì)組。這是動態(tài)的,，人在生病期和恢復(fù)期都是不一樣的,，可調(diào)節(jié)的，是有時空變化性的,，而基因組是靜態(tài)的,，所以蛋白質(zhì)組比它復(fù)雜的多。因此,，對基因組的測序是可以完成的,，但是對蛋白質(zhì)組的測序從理論上來講只能是無限接近，并不能測得全部,。我們借鑒了功能基因組的方法,，研究在發(fā)育不同階段、有病及健康時個體蛋白表達的差異,，這樣我們就得到差異表達譜，不同器官的差異表達譜,。把所有的信息整合起來才能接近于一個完整的蛋白質(zhì)組,，所以此項研究比人類基因組規(guī)模還要大，而且復(fù)雜,。

關(guān)于數(shù)據(jù)庫
國內(nèi)差異表達譜做的比較多,，一般十個點左右。我們也做了這方面的工作,，我們最近做的差異表達譜可以在上千個點中拿到兩百多個點,，而且我們知道這兩百多個點是什么蛋白。這樣的數(shù)據(jù)庫我們有三四個,，有人肝臟的,，有鼠海馬體的，還有溝狀螺旋體的,。最近我們剛建立了自己的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站（www.sibs-proteome.org）,，國內(nèi)我們是第一個，大家可以查看一下,。有些同志說做了十幾個點就說自己有數(shù)據(jù)庫了,，這是不對的，數(shù)據(jù)庫有兩個游戲規(guī)則,，第一個你要知道幾百個點,，因為上千個點中你知道幾十個點是沒用的，第二個你要與其它的數(shù)據(jù)庫網(wǎng)站聯(lián)系起來，你要標(biāo)明實際上有多少個點,，你做了多少,，用的什么方法，你這個參考信息來自哪里,，該套數(shù)據(jù)要全,，讓別人用起來很方便，因為網(wǎng)站是共享的,，所以提供信息要全,。我們這個數(shù)據(jù)庫是與中科院生物信息中心一起做的。國際上作質(zhì)譜的實驗室有上千個,，但是有數(shù)據(jù)庫的可能只有幾十個,，我們要躋身于此。

關(guān)于基因組和蛋白質(zhì)組的相互補充
最高層次的蛋白質(zhì)組學(xué)研究就是蛋白質(zhì)組和基因組信息的相互補充,，這個是我們與南方基因組共同合作的課題,，南方基因組有一個課題是研究鉤狀螺旋體與發(fā)病關(guān)系的。南方基因組測基因組序列,，我們做雙向電泳數(shù)據(jù)庫,，他們找到的東西可能在我們這里找不到，我們找到的東西他們可能沒有,，相互補充,，相互檢驗。比方你找到幾種參與三羧酸循環(huán)代謝的蛋白,，有幾個沒有找到,，我們希望通過基因組和蛋白質(zhì)組兩個相互補充，得到一個較完整的,。這是我們早期做的,，有50個點，現(xiàn)在有兩三百個點,，每個點做好后的數(shù)據(jù)都要拿出來,，編碼是多少，是什么東西,，是哪個酶,，這些數(shù)據(jù)我們還在補充，希望通過與南方基因組的合作,，爭取在上半年完成,。

蛋白質(zhì)組研究中是否有類似PCR這種具有突破性的技術(shù)？
現(xiàn)在還不知道,，講不準(zhǔn),。分子掃描講起來挺好的,，我也做過這方面的類似工作，但是結(jié)果不是最理想,，你想,，從一張膜轉(zhuǎn)移到第二張膜，小分子轉(zhuǎn)的很快,，大分子卻很慢,，這些問題都沒解決，這樣損失很多就沒意思了,。如果理想的話,，這種方法還是不錯的，不過實踐上還需要一段時間?，F(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)研究方面的新技術(shù)大家都可以提出,，但哪一種方法對蛋白質(zhì)組學(xué)研究可以起很大的突破作用，還沒有數(shù)?，F(xiàn)在最經(jīng)典的方法還是用雙向電泳和質(zhì)譜,其它可以作為一種嘗試,。