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        從基因組到蛋白質(zhì)組

        發(fā)布時(shí)間:2020-05-20 來(lái)源: 歷史回眸 點(diǎn)擊:

          那么從DNA到蛋白質(zhì)我們有一個(gè)規(guī)律,我們把它叫做“分子生物學(xué)的中心法則”。也就是說(shuō),我們知道DNA的序列之后,它是三個(gè)核苷酸是一個(gè)密碼子,那么這一個(gè)密碼子是干什么用的?它是對(duì)應(yīng)著蛋白質(zhì)當(dāng)中的一個(gè)氨基酸。我們二十種氨基酸都有至少一種密碼子,在DNA水平上至少一種密碼子。那么一個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)一個(gè)氨基酸,第二個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)第二個(gè)氨基酸,第三個(gè)密碼子對(duì)應(yīng)第三個(gè)氨基酸。這樣通過(guò)DNA這樣的遺傳信息,就可以把它轉(zhuǎn)化到,在我們蛋白質(zhì)上面組成的氨基酸的序列,就可以各有不同,不同的遺傳信息就可以代表出不同的蛋白質(zhì)的分子,不同的基因就可以表述出不同的蛋白,這個(gè)基因可能表達(dá)出來(lái)胰島素分子,那個(gè)基因可能表達(dá)出來(lái)生長(zhǎng)激素蛋白分子,這個(gè)基因可能表達(dá)出來(lái)一個(gè)胰蛋白酶分子。是這樣的。那么基因跟蛋白是這樣的關(guān)系。我們知道了基因就可以知道蛋白的序列,那么知道蛋白的序列也就是氨基酸系列,我們也可以反推到DNA上面,它的一些序列就是DNA到蛋白質(zhì)有這樣的關(guān)系。

          

          那么我們今天談“從基因組到蛋白質(zhì)組”就需要把這種關(guān)系很好的了解,聯(lián)系起來(lái)。那么蛋白質(zhì)組是什么樣的一種概念呢?蛋白質(zhì)組是某一個(gè)細(xì)胞或者某一個(gè)組織當(dāng)中所有表達(dá)出來(lái)的蛋白質(zhì)這樣一種概念,所有表達(dá)出來(lái)的蛋白質(zhì)這樣的一個(gè)集合。那么這個(gè)蛋白質(zhì)組因不同的細(xì)胞而異,不同的細(xì)胞它的蛋白質(zhì)組是不一樣的,但是同一個(gè)個(gè)體不同的細(xì)胞它的基因組是一樣的。

          

          那么我們?nèi)祟惉F(xiàn)在有30億個(gè)堿基,核苷酸這樣序列的基因組。那么按照能夠編碼出來(lái)蛋白質(zhì)這樣的序列,我們現(xiàn)在估計(jì)是3萬(wàn)到4萬(wàn)個(gè)可以編碼出來(lái),也就是說(shuō),可以編碼出來(lái)3萬(wàn)到4萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)分子。那么這個(gè)蛋白質(zhì)分子3萬(wàn)到4萬(wàn)是不是在每個(gè)細(xì)胞都存在呢?不是。那么這些蛋白質(zhì)分子因不同的細(xì)胞的需求而表達(dá),在某一個(gè)細(xì)胞里面這個(gè)蛋白或者這一堆蛋白,這一序列的蛋白表達(dá)得很高,在另外一個(gè)細(xì)胞,另外一些基因表達(dá)出來(lái)的蛋白,這些蛋白表達(dá)的很高。那么在一個(gè)組織里面,它可以是蛋白質(zhì)的表達(dá)水平可以是不一樣的。也許一個(gè)組織只表達(dá)幾千個(gè)蛋白質(zhì)分子,與我們總的3萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)差的很遠(yuǎn)的。那么表達(dá)這么多就足夠這個(gè)細(xì)胞完成它的功能,那么表達(dá)這樣,實(shí)際上也體現(xiàn)了不同的細(xì)胞它的功能,肌肉細(xì)胞表達(dá)的蛋白質(zhì)跟你肝細(xì)胞,胰腺組織細(xì)胞表達(dá)的蛋白質(zhì)會(huì)有很大的差別,但是這些組織的基因都是一樣的,只不過(guò)它表達(dá)的時(shí)間、方式,或者表達(dá)不表達(dá)這上面有差異。

          

          那么蛋白質(zhì)組實(shí)際上是要做這些工作,了解這些蛋白的差異,而這些蛋白的差異有什么樣的作用呢?我們現(xiàn)在了解的人類基因組計(jì)劃這些序列,我們知道有3萬(wàn)、4萬(wàn)可能表達(dá)出這樣的蛋白來(lái),那么這些基因誰(shuí)是誰(shuí),誰(shuí)能表達(dá)出哪個(gè)蛋白來(lái),絕大部分我們都不知道,這個(gè)不可能從基因的序列上,我們知道它的功能。也就是說(shuō)基因組的計(jì)劃我們了解了這些基因的序列,這僅僅是我們?nèi)祟惢蚪M上,所謂大科學(xué)的萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一小步,實(shí)際上后面還有很多很多工作,這個(gè)工作實(shí)際上很大的工作量是局限在蛋白質(zhì)組上面。所以說(shuō),后面的任務(wù)是非常艱巨的。

          

          那么在我們作蛋白質(zhì)組的過(guò)程當(dāng)中,實(shí)際上存在很大的研究?jī)r(jià)值,這個(gè)研究?jī)r(jià)值是什么呢?比如說(shuō),我們一個(gè)組織在正常的情況下,它可以表現(xiàn)出來(lái)比如說(shuō),五千個(gè)蛋白點(diǎn)在上面,五千個(gè)地圖上面有一個(gè)標(biāo)志在上面。那么在非正常的時(shí)候,這些蛋白點(diǎn)它可能會(huì)有一些變化,比如說(shuō)我們剛才談到的某些酶,在代謝過(guò)程當(dāng)中某一個(gè)酶,這是蛋白質(zhì),如果它的量增加,可能會(huì)導(dǎo)致這樣的病理狀態(tài)。那么我們就看這個(gè)蛋白質(zhì)組上面每一個(gè)是什么樣的變化,如果這個(gè)變化很強(qiáng)的這個(gè)蛋白點(diǎn),我們把它拿出來(lái)是跟這個(gè)疾病非常有關(guān),我們就可以找到它的序列,拿出來(lái)研究它的結(jié)構(gòu),找到它的序列。然后再反到基因組里面去,找到它的基因,那么把它的基因拿出來(lái),我們就可以很好的研究這個(gè)基因的表達(dá)調(diào)控,就是說(shuō)我們不要它病理狀況,我們能不能讓它的基因不表達(dá)或者少表達(dá),使這個(gè)蛋白的量少一點(diǎn)。那么這樣就可能產(chǎn)生一些應(yīng)用價(jià)值。

          

          再比如說(shuō)我們?cè)谝粋(gè)圖上,有一個(gè)蛋白正常情況下有,病變的時(shí)候它沒(méi)有了,那么這個(gè)就很可能就是說(shuō),它在這里面起了很關(guān)鍵的作用。那么我們能不能在正常情況下,把這個(gè)基因拿出來(lái),通過(guò)這個(gè)蛋白把基因拿出來(lái),然后我們可以通過(guò)現(xiàn)在的生物工程,我們比如說(shuō),通過(guò)基因工程技術(shù)生產(chǎn)這樣的蛋白,把這個(gè)病人他缺這個(gè)蛋白,我們給他注射進(jìn)去這個(gè)蛋白,來(lái)治療他這樣的病狀。那么這里面就談到,在蛋白質(zhì)組里面,實(shí)際上是要幫助基因組的解析,每個(gè)基因是什么樣的功能,最后可以得到什么呢?對(duì)很多基因可能有非常大的商業(yè)價(jià)值。

          

          大家知道現(xiàn)在我們市場(chǎng)上已經(jīng)有很多的重組蛋白,包括剛才談到胰島素,生長(zhǎng)激素,GMSF,粒細(xì)胞刺激因子這些,白細(xì)胞介素,干擾素這些都是屬于重組蛋白,它具有一定的生物學(xué)功能,是可以對(duì)于很多疾病,來(lái)進(jìn)行治療的。這些都是屬于我們基因組計(jì)劃今后可能帶來(lái)的一些巨大的經(jīng)濟(jì)效益或者社會(huì)效益。從研究的方面去考慮,可以使得我們很多的蛋白這樣的功能分子的結(jié)構(gòu)有功能研究,加快它們的解析的進(jìn)程。我覺(jué)得從基因組到蛋白質(zhì)組這是一個(gè)過(guò)程,我覺(jué)得,我們國(guó)家反而我覺(jué)得在這方面可能大家不一定太熟悉,因?yàn)槭裁茨?我們?guó)家雖然僅僅只有幾個(gè)局限的實(shí)驗(yàn)室在開展這樣的工作,我們國(guó)家比如說(shuō)國(guó)家的基礎(chǔ)重大研究項(xiàng)目也沒(méi)有蛋白質(zhì)組,但是基因組是在這里面,但是沒(méi)有蛋白質(zhì)組。這一點(diǎn)我個(gè)人認(rèn)為需要領(lǐng)導(dǎo)或者一些專家們更多的思考這個(gè)問(wèn)題,否則今后在我們國(guó)家蛋白質(zhì)組學(xué)上面可能會(huì)比基因組還要落后。我大概講這些。

          

          主持人:好,謝謝您。下面咱們看一下來(lái)自鳳凰網(wǎng)站的網(wǎng)友,對(duì)您的提問(wèn)。第一位網(wǎng)友他名字叫“病入膏肓”。他的問(wèn)題是:據(jù)我理解基因圖譜繪制成功,一切疾病秘密便在人類視線前暴露無(wú)遺,我們醫(yī)生可以按圖索驥的方式,對(duì)因下藥。原來(lái)是對(duì)病下藥,他是對(duì)基因的因。對(duì)因下藥,包治百病,這下我就可有救了,我才34歲了,便患了謝頂、頭暈,不是陽(yáng)萎便是早泄等等一系列不治之癥,我還可以治理一下我的啤酒肚和我的近視眼,F(xiàn)在又有了蛋白質(zhì)組的研究,總之我覺(jué)得新世紀(jì)充滿了曙光。

          

          唐建國(guó):我剛才談到基因組的研究取得現(xiàn)在的成績(jī),僅僅是萬(wàn)里長(zhǎng)征的一小步。所以說(shuō)我覺(jué)得公眾們對(duì)這個(gè)問(wèn)題要客觀一點(diǎn)看,我認(rèn)為不是說(shuō)那么樂(lè)觀,要真的像,要把每一個(gè)基因是做什么的,它的功能是什么樣解析清楚,那絕對(duì)不是一、二十年,我認(rèn)為不是一、二十年能夠拿得下來(lái)的。

          

          那么在這個(gè)里面,作為這些功能分子蛋白質(zhì),實(shí)際上也不那么簡(jiǎn)單,除了我剛才說(shuō)得好象很復(fù)雜的因素之外,實(shí)際上這些蛋白質(zhì)還有一些化學(xué)修飾,有的蛋白質(zhì)合成出來(lái)它不是說(shuō)馬上有功能的,它合成出來(lái)比如說(shuō)以前體的方式保存著,當(dāng)你機(jī)體需要的時(shí)候,它再激活來(lái)使用。那么有的蛋白質(zhì)它可以受一個(gè)磷酸基團(tuán),一個(gè)無(wú)機(jī)的磷,這么一個(gè)磷酸基團(tuán)。它如果共價(jià)結(jié)合到一個(gè)蛋白質(zhì)某一個(gè)位點(diǎn)上去,它就改變它的活性,它可以作為開關(guān)一樣,讓這個(gè)蛋白有活性,或者說(shuō)讓這個(gè)蛋白沒(méi)有活性,這樣就可以改變這個(gè)生物體的功能。所以說(shuō)基因組的解析成功不要給大家這樣一種錯(cuò)覺(jué),好象生物學(xué)的問(wèn)題解決了,實(shí)際上僅僅是那么一小步。我覺(jué)得這樣可能比較客觀一點(diǎn)。

          

          主持人:那么我怎么告訴他呢?我告訴他唐教授說(shuō)了,基因組研究完了以后蛋白質(zhì)組研究,蛋白質(zhì)組研究完了以后,還要研究到糖,您的謝頂、頭暈,和那些男人們不好啟齒的病才能得到治療。

          

          唐建國(guó):因?yàn)檫@個(gè)東西,我認(rèn)為是非常復(fù)雜的這樣一些問(wèn)題。有的比如說(shuō)比較簡(jiǎn)單的,通過(guò)某一個(gè)藥物就可以解決。像剛才談到的這么多病狀,我想不是一種基因,兩種基因的問(wèn)題,可能是很多基因組合在里面地方。

          

          主持人:那我干脆告訴他沒(méi)救了。

          

          唐建國(guó):不能這樣說(shuō)呀。我覺(jué)得我們?nèi)祟愂窃谝徊揭徊酵白叩,往前發(fā)展的。比如說(shuō)我們現(xiàn)在生活條件,或者說(shuō)護(hù)理這些條件已經(jīng)有非常大的改進(jìn),我們的壽命已經(jīng)在延長(zhǎng)了。我覺(jué)得這就是進(jìn)步,這種進(jìn)步得益于我們的研究,我們醫(yī)學(xué)、生物學(xué)的發(fā)展。我們基因組僅僅是在前面打了一個(gè)頭,那么后面實(shí)際上還有很多很多的工作需要開展,需要做,否則的話,也許這些生物學(xué)家可能就該失業(yè)了。

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