Nature重大成果：首張人體蛋白詳細圖譜
日期：2014-05-29 08:56:42
說起第一張人類基因組圖譜，那已經是十幾年前的事了，當年科學家們破解了24對染色體之后，滿以為就此人體的奧秘可以破解了，然而時間過去了許多年，我們對于人體的功能，發育的過程，疾病的發生依然一知半解，這其中的原因也許就在于蛋白的奧秘還蒙著一層厚厚的面紗。
5月底，來自慕尼黑工業大學的一組研究人員編撰了18000多個蛋白，繪制了一張幾乎完整的人類蛋白質組圖譜，目前這一圖譜相關信息可免費獲取（ProteomicsDB database）——由慕尼黑工業大學與軟件公司SAP共同開發。其中包含了不同細胞，組織，以及體液中多種蛋白類型，蛋白分布和蛋白豐度的相關信息。
這項研究表明，一方面多個不同區域的基本功能過程涉及了上萬種蛋白，另外一方面，每個器官中的蛋白圖譜都是獨一無二的，具有功能特異性。
同時在這項研究中還采用了兩種高通量技術，用于確保這項研究的順利進行，這兩項技術就是質譜技術（mass spectrometry）和內存計算。
從DNA藍圖到蛋白：RNA決定拷貝數
一個蛋白是如何由一個基因而來的呢？答案就在于RNA，這個過程需要花費幾步令DNA藍圖被轉錄成RNA拷貝，然后這些信使RNA（mRNA）分子作為蛋白生產的模板，指導氨基酸組裝成蛋白。
在這項研究中，研究人員發現每種mRNA都能決定細胞產生的蛋白數量。
這種“copying key”對于每種蛋白來說都是特殊的，“似乎每個mRNA分子都知道其翻譯而來的蛋白的單位數量，到底是生成10個蛋白，還是100，1000個蛋白拷貝”，慕尼黑工業大學蛋白質組學和生物分析系主任Bernhard Küster教授解釋道。
“現在我們知道了許多蛋白的這一比率，這樣就能根據mRNA豐度推斷幾乎每個組織中的蛋白質豐度，反之亦然。”
新基因-老基因
令研究人員感到驚訝的是，他們發現了上百種由已知基因以外DNA編碼的蛋白片段，這些新發現的蛋白可能具有一些新的生物學特性和功能，但其相關性目前還不清楚。
而且到目前為止大約有2000種蛋白，研究人員無法進行定位，這些蛋白根據基因圖譜本應該存在的。其中一些蛋白也許只在胚胎發育時期出現，但是似乎還有許多已知基因失去了功能。這些尤其影響了嗅覺受體，這也許意味著現代人類的生存不再依賴于復雜的嗅覺系統了。
“在這里，我們可能看到了進化的腳步”，Küster表示，“人體棄用了一些多余的基因，同時又啟用了一些新的基因”。在這種情況下，也許永遠都無法確定人體內究竟有多少蛋白質。
蛋白圖譜可用于預測藥物敏感性
之前的研究表明，特定的蛋白模式可以用于預測某種藥物的療效。在這個最新的研究中，科學家們又分析檢測了24種癌癥藥物，這些藥物能對35種與其蛋白圖譜具有強烈相關性的腫瘤細胞株產生作用。
Küster說，“這令我們離患者的個體化治療又進了一步，如果我們詳細了解了腫瘤的蛋白圖譜，那么就能更加有靶向性的給藥。而且這項研究提出的新觀點，也將有助于醫學研究人員研發組合藥物，用于個體化治療”。
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