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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?。?/span>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。

 

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RNAmRNA)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1001000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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