幾個(gè)實(shí)驗(yàn)室最近的研究工作表明，他們正致力于一種新的蛋白質(zhì)組前沿問(wèn)題的研究,，目標(biāo)是要對(duì)細(xì)胞器官中的蛋白質(zhì)組分進(jìn)行圖譜繪制和索引建立,。
生物細(xì)胞絕不僅僅簡(jiǎn)單地是由一堆蛋白質(zhì)組成的,，雖然這種想法有時(shí)候看起來(lái)會(huì)便于理解,。每一個(gè)細(xì)胞由幾十種功能各異的結(jié)構(gòu)單元組成,，而且廣為人知的是，高爾基體,、線粒體和其它種類的細(xì)胞器官,，每一種都具有獨(dú)特的蛋白質(zhì)組構(gòu)成特征。但是,，直到近來(lái),，人們?cè)噲D完整地將各單個(gè)細(xì)胞器官類型分離開(kāi)來(lái)并對(duì)它們的蛋白質(zhì)組成進(jìn)行分析的嘗試，并沒(méi)有獲得完全的成功,。
為了提高對(duì)細(xì)胞器官的分析效果,，德國(guó)馬普研究所的研究人員Matthias Mann及其同事開(kāi)發(fā)出了一種稱為蛋白相互關(guān)系分析法(PCP)的新技術(shù)。利用這種技術(shù),，研究者把根據(jù)成份分離細(xì)胞提取物獲得的質(zhì)譜儀數(shù)據(jù)與那些已知的定位于特定細(xì)胞器官的蛋白質(zhì)相對(duì)比,，從而使得研究者能有把握地把細(xì)胞器官與特定的片段對(duì)號(hào)入座。Mann及其同事對(duì)小鼠肝臟提取物進(jìn)行PCP實(shí)驗(yàn),，所獲得的數(shù)據(jù)足以使將近1500個(gè)蛋白質(zhì)與10個(gè)細(xì)胞器官聯(lián)系起來(lái),。Mann領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際小組利用這些數(shù)據(jù)不僅僅推進(jìn)了有關(guān)繪制更為完善的細(xì)胞蛋白質(zhì)組圖的工作，而且,，對(duì)于特定細(xì)胞器官順式元件的初步鑒定和協(xié)同基因網(wǎng)絡(luò)的臨時(shí)組裝這些目標(biāo),，也被證明是有用的。
有時(shí)候,，將細(xì)胞蛋白質(zhì)組分割成不同的單元進(jìn)行研究,，也應(yīng)該是一種講究實(shí)效的策略。“我們將其碎片化以便豐富我們的細(xì)胞器官供應(yīng),，從某種程度上講,，就是突破質(zhì)譜技術(shù)中的技術(shù)局限，”加拿大多倫多大學(xué)的Andrew Emili解釋說(shuō)：“利用這些天然提取物,，我們將很可能只需鑒定數(shù)量更少的蛋白質(zhì),。”Emili和他的同事利用梯度分析法，分離出了四種不同的細(xì)胞單元,，包括細(xì)胞溶質(zhì),、質(zhì)膜、細(xì)胞核和線粒體,；接著,，他們對(duì)小鼠不同組織中這些細(xì)胞器官的差異性進(jìn)行了對(duì)比研究。這項(xiàng)研究獲得了特定組織和細(xì)胞器官中的將近5000種不同蛋白的數(shù)據(jù),，將蛋白質(zhì)組學(xué)特征和高效微陣列芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn),，在mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平之間存在著一種令人驚奇的密切關(guān)系,。
英國(guó)劍橋大學(xué)的Kathryn Lilley在她的有關(guān)擬南芥蛋白質(zhì)組學(xué)的最初研究中，也面臨著和Emili類似的問(wèn)題,。“我們一次又一次地碰到這些同樣的蛋白質(zhì),，因?yàn)槲覀儍H僅是從這些豐富的胞質(zhì)蛋白質(zhì)中取樣的，” Lilley解釋說(shuō),。她及其同事利用一種稱為L(zhǎng)OPIT的同位素標(biāo)記技術(shù),，將細(xì)胞器官中的蛋白質(zhì)進(jìn)行定位化，目的是實(shí)施他們自己的細(xì)胞器官豐富度研究,，而且重點(diǎn)放在膜蛋白的鑒定方面,。他們?cè)诙啻螌?shí)驗(yàn)中始終如一地測(cè)定大約700種的蛋白質(zhì)，其中的60%是公認(rèn)的膜蛋白,，多于75%的蛋白質(zhì)經(jīng)過(guò)對(duì)在各種細(xì)胞組分中的蛋白質(zhì)組成進(jìn)行仔細(xì)的計(jì)算分析后,，可以肯定地和一種特定的細(xì)胞器官聯(lián)系起來(lái)。
過(guò)去,，技術(shù)局限已經(jīng)給這類研究放置了一個(gè)嚴(yán)重障礙,。Mann根據(jù)自己的研究，認(rèn)為在很大程度上決定數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵在于所使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,。“我們使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備是非常新的,，”他說(shuō)，“因此,，我們能夠得到更為精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),。” Emili表示贊同，“如果按照我自己的方式,，質(zhì)譜儀就應(yīng)該像PCR一樣流行,，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室將擁有一臺(tái)。我們現(xiàn)在顯得有些豪華,、,、、,、,、、因?yàn)閾碛羞@樣的一臺(tái)儀器,。”這三個(gè)研究者都認(rèn)為,，這是一個(gè)當(dāng)今快速發(fā)展的領(lǐng)域。“我認(rèn)為,，目前是一個(gè)研究細(xì)胞器官蛋白質(zhì)組學(xué)的激動(dòng)時(shí)刻,，” Lilley說(shuō)。“有很多很多不同的生物學(xué)問(wèn)題，需要像蛋白質(zhì)在哪里,、它們流通到哪里等這類知識(shí)來(lái)回答,。這些迷亂在過(guò)去是被忽略的，因?yàn)槲覀兡菚r(shí)候并沒(méi)有這些工具,。”
編排權(quán)威性的細(xì)胞器官蛋白質(zhì)組索引要求付出更多的努力,，包括強(qiáng)有力的計(jì)算工具用來(lái)最大化地開(kāi)發(fā)這些數(shù)據(jù)的價(jià)值。Mann把這種工作看作是一個(gè)起點(diǎn),，以便回答有關(guān)細(xì)胞動(dòng)力學(xué)的更多的有趣問(wèn)題,。“比如說(shuō),，如果你知道了胰島素信號(hào),，那如何將信號(hào)導(dǎo)入到線粒體中呢？” 他推論說(shuō)：“我認(rèn)為,，在這些功能方向中,，將有更多的事情可做，而不僅僅是企圖建立一個(gè)目錄索引的問(wèn)題,。” Emili也將這種簡(jiǎn)化論式的蛋白質(zhì)組學(xué)的興旺發(fā)展,，看作是在理解全球蛋白質(zhì)組織和行為的過(guò)程中的一個(gè)重要步驟。“我認(rèn)為,，我們正要把它推進(jìn)到下一個(gè)水平,，”他說(shuō)。“至于這一領(lǐng)域的未來(lái)走向,，我認(rèn)為,，在5年中，我們不僅要檢測(cè)在各種器官,、細(xì)胞類型和組織中蛋白質(zhì)的水平,，而且，我們也將知道,，它們和誰(shuí)有關(guān)系,，我們將會(huì)有一些關(guān)于翻譯階段之后進(jìn)行修飾的整體感覺(jué)。”
注：夏雨譯自2006年6月號(hào)的《自然-方法學(xué)》,，版權(quán)為英國(guó)NPG出版集團(tuán)所有,。更多信息請(qǐng)?jiān)L問(wèn)：http://www.natureasia.com/ch/naturemethods
