摘要:蛋白质组学是对组织或细胞中全部蛋白质的表达和功能模式进行研究的新学科。蛋白质组学在心血管疾病领域的研究,促进了对疾病本质认识的深入,提高了临床诊断和治疗水平。现就近年来蛋白质组学在心血管疾病领域的研究进展作简要概述。

心血管疾病是严重威胁人类健康的疾病,其发生、发展多与机体特定基因和蛋白表达改变相关。基因功能的执行者是蛋白质,通过对心血管疾病状态下细胞中蛋白质结构、功能和表达规律的研究,将有助于阐明疾病发生的细胞和分子机制,从而为心血管疾病的防治提供新的思路。

1　蛋白质组学

1994年澳大利亚Macquarie大学的Swinbanks^{[ 1 ]}首先提出蛋白质组和蛋白质组学的概念。蛋白质组(p roteome)即“一个基因组所表达的全部蛋白质”,也可以说是指细胞或组织或机体全部蛋白质的存在及其活动方式。蛋白质组学( p roteomics)是以蛋白质组为研究对象,包括鉴定蛋白质的表达、结构功能、修饰方式和相互作用,从蛋白质整体水平上认识生命活动规律。人类基因测序完成在科学史上具有里程碑意义,但即便探究一个细胞完整的基因序列,也不能揭示其所有的生理、病理活动。因为基因生物学功能的执行者是蛋白质。蛋白质的修饰加工、转运定位、相互作用等并不能从mRNA 水平预测;某些参与信号转导、转录因子调节和细胞周期控制的蛋白质迅速转换或在药物、化学或物理刺激下产生的新蛋白质均无法从基因组水平上的研究获知,因而蛋白质组学的产生是生命科学发展的必然。

2　蛋白质研究技术

随着研究技术的发展,蛋白质组学的进程日新月异。研究中使用的重要技术包括双向凝胶电泳( twodimensional gel electrophoresis, 22DE) 、质谱(mass spectrometry,MS) 、生物信息学。分析蛋白质组学最常用的路线是:蛋白质提取、蛋白质混合物的分离、消化成肽、分析鉴定。

2. 1　蛋白质提取

为得到准确的蛋白质分析数据,蛋白质样品的提取是至关重要的。其过程通常是将样品经研磨、匀浆、超声破碎等方法破碎,获取水缓冲液或悬浮液,再通过若干技术提取蛋白质。

2. 2　蛋白质混合物的分离

2-DE是目前蛋白质组学研究中的核心分离技术,它利用蛋白质等电点、分子量的不同对蛋白质进行分离,目前在一张凝胶上同时分离上万个蛋白质点。2-DE具有直观、快捷、高通量等优点,因而成为蛋白质组学主要的研究方法。但也存在某些不足^{[ 2 ]} : ( 1)可重复性差; ( 2 )某些大的疏水蛋白质分离效果不理想;(3)含量较低的蛋白质不能检测到。近年发展的高压液相色谱法、分子筛法及毛细血管电泳等方法,不同程度地改进了2-DE存在的缺点,使蛋白质分离的结果更为理想。

分离后的蛋白质在凝胶上呈点状分布,但需要使用染色技术使其显色才能观察到。普遍应用的染色技术有考马斯亮蓝染色、银染、荧光染色,其中荧光染色具有很高的灵敏度还可进行蛋白质间的定量比较,是具有发展前景的一种染色技术。染色后,研究人员根据染色后凝胶上点的图形变化比较蛋白质组的变化,已有相关的软件可分析庞大复杂的蛋白质图像。