據新一期英國《自然》雜志報道,人類蛋白質組組織前**約翰·伯杰龍發起一項大規模的破譯人類蛋白質組計劃,目標是花費約10年時間將人體所有蛋白質歸類并描繪出它們的特性,并揭示它們在細胞中所處的位置以及每種蛋白質與其他哪些蛋白質存在相互作用。
早在上世紀90年代,科學家就已經啟動了基因組計劃,并經過13年的努力,共同繪制完成了人類基因組序列圖,翻開生命科學史劃時代的一頁。
與基因組計劃相比,這次破譯人類蛋白質組又有什么重要意義呢?記者采訪了蛋白質組學國家重點實驗室副主任錢小紅教授。
破譯原因——“天書”只是生命“解剖圖”
人類基因組的繪制成功**在分子層面上為人類揭示生命奧秘了一份生命“解剖圖”,然而隨著大量生物體全基因組序列的揭示,人們發現僅從基因組序列的角度仍然無法完整、系統的闡明生物體的功能。人類基因組序列圖就像一幅“天書”,要想解密“天書”,讀懂其中的信息密碼與遺傳語言,真正揭開生命現象的奧秘,就必須系統認識基因組的產物——蛋白質組。
破譯蛋白質組成為科研熱點
《科學》雜志早在2001年就已把蛋白質組學列為六大科學研究熱點之一,其“熱度”僅次于干細胞研究,名列**。
各國科學家們在研究基因、基因組之后大都感到,下一步研究的關鍵必須是蛋白質和蛋白質組。因為盡管基因是生命遺傳信息的物質載體,可蛋白質卻是生命活動的執行體,無論正常的生理過程還是病理狀態過程,直接體現是蛋白質。人類基因組絕大部分基因及其功能都將有待于在蛋白質層面予以揭示和闡述。
蛋白質組學的受關注程度如今已令人刮目相看,可以說蛋白質組研究的開展不僅是生命科學研究進入后基因組時代的里程碑,也是后基因組時**命科學研究的**內容之一。
破譯過程——技術發展已讓破譯成為可能
事實上,破譯人類蛋白質組的想法誕生于上世紀90年代中期,當時人類基因組計劃開始成形。但科學家們一直未能就此采取大規模的協調行動,一個原因在于人類蛋白質組的規模和復雜性令人望而卻步。
由于一些新研究表明,編碼人體蛋白質的基因數量可能遠遠小于先前估計,伯杰龍等人認為,大規模的人類蛋白質組計劃現在已經可以實施。今年8月,人類蛋白質組組織將在荷蘭阿姆斯特丹召開大會,屆時伯杰龍領導的研究小組將**與蛋白質組學界就這一計劃進行更廣泛的商討。
整個過程計劃用10年時間
按照伯杰龍等人的設想,這一計劃將以3種實驗方式進行:一是用質譜分析法鑒別組織樣本中的蛋白質及其數量;二是生產針對每種蛋白質的抗體并用這些抗體確定蛋白質在組織和細胞中的位置;三是系統地確定每一種蛋白質與其他哪些蛋白存在相互作用。
伯杰龍認為,具體的工作可以分攤給全世界的實驗室完成。他說,步是收集現有的質譜分析蛋白質組數據,這估計要花6個月時間;接著用1年到3年時間開展一項小規模示范試驗,對人類染色體中小的21號染色體制造的所有蛋白質進行更**分析;后是完全破譯人類蛋白質組,整個過程可能要用10年時間。
重要意義——醫學應用前景誘人
“蛋白質組的研究不僅能為生命活動規律物質基礎,也能為多種**機理的闡明及其防、診、治理論根據和解決途徑。”錢小紅教授介紹說。
蛋白質組學的研究終要服務于人類的健康,主要指促進分子醫學的發展,如尋找**的靶分子。**的靶分子絕大多數是蛋白質,而且很多**本身就是蛋白質。
蛋白質組學雖然問世時間很短,但已經在研究細胞的增殖、分化、異常轉化、腫瘤形成等方面有了很大發展,涉及到肝*、白血病、乳腺*、結腸*、膀胱*、前列腺*、肺*、腎*和神經母細胞瘤等,鑒定了一批腫瘤相關蛋白,為腫瘤的早期診斷、藥靶的發現、療效判斷和預后了重要依據。
蛋白質組學在對*癥、早老性癡呆等人類重大**的臨床診斷和**方面有著十分誘人的前景,目前國際上許多大型**公司正投入大量的人力和物力進行蛋白質組學方面的應用性研究。
進展———已進行個蛋白質組計劃
由我國科學家在國際上率先提出并領銜的“人類肝臟蛋白質組計劃”,是中國科學家在生命科學領域中領導的項大型國際科技合作計劃。我國科學家在該計劃中提出的“兩譜兩圖三庫(表達譜、修飾譜、連鎖圖、定位圖、樣本庫、抗體庫、數據庫)”的總體研究思路和研究目標為整個人類蛋白質組計劃的順利推進奠定了基礎。
目前“人類肝臟蛋白質組計劃”已建立迄今大的人類組織器官的蛋白質組數據庫,并發現了一批具有重要應用價值的功能蛋白質和潛在的**標志蛋白質。專家稱,一旦人類肝臟蛋白質組計劃實施成功,人類將極有可能找到針對各種肝病的更有效的全新**和**方法。重要的是,作為人類個組織、器官的蛋白質組計劃,它將為人類所有組織、器官、細胞的蛋白質組計劃模式與示范。
新聞緣起
據新一期英國《自然》雜志報道,一些科學家正在擬訂一項大規模的破譯人類蛋白質組計劃,目標是花費約10年時間將人體所有蛋白質歸類并描繪出它們的特性。
這項計劃由人類蛋白質組組織前**約翰·伯杰龍發起,旨在揭示人體各個組織中存在哪些蛋白質、它們在細胞中所處的位置以及每種蛋白質與其他哪些蛋白質存在相互作用。但報道也指出,擬訂中的這項計劃預計耗資10億美元,它能否獲得足夠支持、終籌到所需款項尚是未知數。
(新華社)
專家連線
記者:我國率先提出并領銜人類肝臟蛋白質組研究計劃,這一計劃有什么重要意義?
錢小紅(蛋白質組學國家重點實驗室副主任):肝病是嚴重威脅我國人們健康的重要**,肝臟是開展蛋白質組研究理想的靶組織與器官。由中國科學家提出的“人類肝臟蛋白質組計劃”被國際人類蛋白質組組織確立為首批啟動的人類蛋白質組計劃項目之一,中國為“人類肝臟蛋白質組計劃”的領導國。
我們的科學目標是要**揭示并確認人類肝臟蛋白質的組成、翻譯后修飾、定位與相互作用功能網絡。在蛋白質水平上規模化注解與驗證人類基因組計劃所預測的編碼基因,實現肝臟轉錄組、肝臟蛋白質組的對接與整合,揭示人類轉錄、翻譯水平的整體、集群調控規律,為重大肝病防、診、治和新藥研發,重要的科學基礎。計劃的實施將會發現一批肝臟**的預警分子、診斷標志物、**靶標,并進一步開發出具有自主知識產權的**和診斷試劑,大幅度提升我國肝病預防、診斷與**水平,同時還將極大促進我國生物醫藥產業的整體發展。
記者:目前的蛋白質組研究存在哪些問題?
錢小紅:為了保證國際人類蛋白質組計劃順利實施,需要一個大規模、高通量、自動化的蛋白質組學技術平臺進行有力支撐。人類蛋白質組研究是一個漫長而復雜的過程,任何一個國家和團體都不可能獨立完成,需要各國科學家的共同努力,以及政府、科學界、企業界甚至普通公眾的共同推動才能夠順利實施并實現終目標。記者:那破譯前景如何呢?
錢小紅:在未來的發展中,蛋白質組學的研究領域將更加廣泛。在技術發展方面,蛋白質組學的研究方法將出現多種技術并存,除了發展新方法外,更強調各種方法間的整合和互補。另外,蛋白質組學與其他學科的交叉也將日益突出和重要,這種交叉是新技術新方法的活水之源,特別是蛋白質組學與基因組學、轉錄組學以及生物信息學等領域的交叉,所呈現出的系統生物學研究模式,將成為未來生命科學令人激動的新前沿。