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生物細胞絕不僅(jin) 僅(jin) 簡單地是由一堆蛋白質組成的,雖然這種想法有時候看起來會(hui) 便於(yu) 理解。每一個(ge) 細胞由幾十種功能各異的結構單元組成,而且廣為(wei) 人知的是,高爾基體(ti) 、線粒體(ti) 和其它種類的細胞器官,每一種都具有*的蛋白質組構成特征。但是,直到近來,人們(men) 試圖完整地將各單個(ge) 細胞器官類型分離開來並對它們(men) 的蛋白質組成進行分析的嚐試,並沒有獲得*的成功。
為(wei) 了提高對細胞器官的分析效果,德國馬普研究所的研究人員Matthias Mann及其同事開發出了一種稱為(wei) 蛋白相互關(guan) 係分析法(PCP)的新技術。利用這種技術,研究者把根據成份分離細胞提取物獲得的質譜儀(yi) 數據與(yu) 那些已知的定位於(yu) 特定細胞器官的蛋白質相對比,從(cong) 而使得研究者能有把握地把細胞器官與(yu) 特定的片段對號入座。Mann及其同事對小鼠肝髒提取物進行PCP實驗,所獲得的數據足以使將近500個(ge) 蛋白質與(yu) 0個(ge) 細胞器官起來。Mann領導的小組利用這些數據不僅(jin) 僅(jin) 推進了有關(guan) 繪製更為(wei) 完善的細胞蛋白質組圖的工作,而且,對於(yu) 特定細胞器官順式元件的初步鑒定和協同基因網絡的臨(lin) 時組裝這些目標,也被證明是有用的。
有時候,將細胞蛋白質組分割成不同的單元進行研究,也應該是一種講究實效的策略。“我們(men) 將其碎片化以便豐(feng) 富我們(men) 的細胞器官供應,從(cong) 某種程度上講,就是突破質譜技術中的技術局限,”加拿大多倫(lun) 多大學的Andrew Emili解釋說:“利用這些天然提取物,我們(men) 將很可能隻需鑒定數量更少的蛋白質。”Emili和他的同事利用梯度分析法,分離出了四種不同的細胞單元,包括細胞溶質、質膜、細胞核和線粒體(ti) ;接著,他們(men) 對小鼠不同組織中這些細胞器官的差異性進行了對比研究。這項研究獲得了特定組織和細胞器官中的將近5000種不同蛋白的數據,將蛋白質組學特征和微陣列芯片數據進行對比分析後發現,在mRNA和蛋白質表達水平之間存在著一種令人驚奇的密切關(guan) 係。
英國劍橋大學的Kathryn Lilley在她的有關(guan) 擬南芥蛋白質組學的zui初研究中,也麵臨(lin) 著和Emili類似的問題。“我們(men) 一次又一次地碰到這些同樣的蛋白質,因為(wei) 我們(men) 僅(jin) 僅(jin) 是從(cong) 這些豐(feng) 富的胞質蛋白質中取樣的,” Lilley解釋說。她及其同事利用一種稱為(wei) LOPIT的同位素標記技術,將細胞器官中的蛋白質進行定位化,目的是實施他們(men) 自己的細胞器官豐(feng) 富度研究,而且重點放在膜蛋白的鑒定方麵。他們(men) 在多次實驗中始終如一地測定大約700種的蛋白質,其中的60%是公認的膜蛋白,多於(yu) 75%的蛋白質經過對在各種細胞組分中的蛋白質組成進行仔細的計算分析後,可以肯定地和一種特定的細胞器官起來。
過去,技術局限已經給這類研究放置了一個(ge) 嚴(yan) 重障礙。Mann根據自己的研究,認為(wei) 在很大程度上決(jue) 定數據質量的關(guan) 鍵在於(yu) 所使用的實驗設備。“我們(men) 使用的實驗設備是非常新的,”他說,“因此,我們(men) 能夠得到更為(wei) 的實驗數據。” Emili表示讚同,“如果按照我自己的方式,質譜儀(yi) 就應該像PCR一樣流行,每個(ge) 實驗室將擁有一台。我們(men) 現在顯得有些豪華、、、、、、因為(wei) 擁有這樣的一台儀(yi) 器。”這三個(ge) 研究者都認為(wei) ,這是一個(ge) 當今快速發展的領域。“我認為(wei) ,目前是一個(ge) 研究細胞器官蛋白質組學的激動時刻,” Lilley說。“有很多很多不同的生物學問題,需要像蛋白質在哪裏、它們(men) 流通到哪裏等這類知識來回答。這些迷亂(luan) 在過去是被忽略的,因為(wei) 我們(men) 那時候並沒有這些工具。”
編排性的細胞器官蛋白質組索引要求付出更多的努力,包括強有力的計算工具用來zui大化地開發這些數據的價(jia) 值。Mann把這種工作看作是一個(ge) 起點,以便回答有關(guan) 細胞動力學的更多的有趣問題。“比如說,如果你知道了胰島素信號,那如何將信號導入到線粒體(ti) 中呢?” 他推論說:“我認為(wei) ,在這些功能方向中,將有更多的事情可做,而不僅(jin) 僅(jin) 是企圖建立一個(ge) 目錄索引的問題。” Emili也將這種簡化論式的蛋白質組學的興(xing) 旺發展,看作是在理解蛋白質組織和行為(wei) 的過程中的一個(ge) 重要步驟。“我認為(wei) ,我們(men) 正要把它推進到下一個(ge) 水平,”他說。“至於(yu) 這一領域的未來走向,我認為(wei) ,在5年中,我們(men) 不僅(jin) 要檢測在各種器官、細胞類型和組織中蛋白質的水平,而且,我們(men) 也將知道,它們(men) 和誰有關(guan) 係,我們(men) 將會(hui) 有一些關(guan) 於(yu) 翻譯階段之後進行修飾的整體(ti) 感覺。”
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