從基因組到蛋白質(zhì)組
發(fā)布時間:2020-05-20 來源: 歷史回眸 點擊:
那么從DNA到蛋白質(zhì)我們有一個規(guī)律,我們把它叫做“分子生物學(xué)的中心法則”。也就是說,我們知道DNA的序列之后,它是三個核苷酸是一個密碼子,那么這一個密碼子是干什么用的?它是對應(yīng)著蛋白質(zhì)當(dāng)中的一個氨基酸。我們二十種氨基酸都有至少一種密碼子,在DNA水平上至少一種密碼子。那么一個密碼子對應(yīng)一個氨基酸,第二個密碼子對應(yīng)第二個氨基酸,第三個密碼子對應(yīng)第三個氨基酸。這樣通過DNA這樣的遺傳信息,就可以把它轉(zhuǎn)化到,在我們蛋白質(zhì)上面組成的氨基酸的序列,就可以各有不同,不同的遺傳信息就可以代表出不同的蛋白質(zhì)的分子,不同的基因就可以表述出不同的蛋白,這個基因可能表達出來胰島素分子,那個基因可能表達出來生長激素蛋白分子,這個基因可能表達出來一個胰蛋白酶分子。是這樣的。那么基因跟蛋白是這樣的關(guān)系。我們知道了基因就可以知道蛋白的序列,那么知道蛋白的序列也就是氨基酸系列,我們也可以反推到DNA上面,它的一些序列就是DNA到蛋白質(zhì)有這樣的關(guān)系。
那么我們今天談“從基因組到蛋白質(zhì)組”就需要把這種關(guān)系很好的了解,聯(lián)系起來。那么蛋白質(zhì)組是什么樣的一種概念呢?蛋白質(zhì)組是某一個細胞或者某一個組織當(dāng)中所有表達出來的蛋白質(zhì)這樣一種概念,所有表達出來的蛋白質(zhì)這樣的一個集合。那么這個蛋白質(zhì)組因不同的細胞而異,不同的細胞它的蛋白質(zhì)組是不一樣的,但是同一個個體不同的細胞它的基因組是一樣的。
那么我們?nèi)祟惉F(xiàn)在有30億個堿基,核苷酸這樣序列的基因組。那么按照能夠編碼出來蛋白質(zhì)這樣的序列,我們現(xiàn)在估計是3萬到4萬個可以編碼出來,也就是說,可以編碼出來3萬到4萬個蛋白質(zhì)分子。那么這個蛋白質(zhì)分子3萬到4萬是不是在每個細胞都存在呢?不是。那么這些蛋白質(zhì)分子因不同的細胞的需求而表達,在某一個細胞里面這個蛋白或者這一堆蛋白,這一序列的蛋白表達得很高,在另外一個細胞,另外一些基因表達出來的蛋白,這些蛋白表達的很高。那么在一個組織里面,它可以是蛋白質(zhì)的表達水平可以是不一樣的。也許一個組織只表達幾千個蛋白質(zhì)分子,與我們總的3萬個蛋白質(zhì)差的很遠的。那么表達這么多就足夠這個細胞完成它的功能,那么表達這樣,實際上也體現(xiàn)了不同的細胞它的功能,肌肉細胞表達的蛋白質(zhì)跟你肝細胞,胰腺組織細胞表達的蛋白質(zhì)會有很大的差別,但是這些組織的基因都是一樣的,只不過它表達的時間、方式,或者表達不表達這上面有差異。
那么蛋白質(zhì)組實際上是要做這些工作,了解這些蛋白的差異,而這些蛋白的差異有什么樣的作用呢?我們現(xiàn)在了解的人類基因組計劃這些序列,我們知道有3萬、4萬可能表達出這樣的蛋白來,那么這些基因誰是誰,誰能表達出哪個蛋白來,絕大部分我們都不知道,這個不可能從基因的序列上,我們知道它的功能。也就是說基因組的計劃我們了解了這些基因的序列,這僅僅是我們?nèi)祟惢蚪M上,所謂大科學(xué)的萬里長征的第一小步,實際上后面還有很多很多工作,這個工作實際上很大的工作量是局限在蛋白質(zhì)組上面。所以說,后面的任務(wù)是非常艱巨的。
那么在我們作蛋白質(zhì)組的過程當(dāng)中,實際上存在很大的研究價值,這個研究價值是什么呢?比如說,我們一個組織在正常的情況下,它可以表現(xiàn)出來比如說,五千個蛋白點在上面,五千個地圖上面有一個標(biāo)志在上面。那么在非正常的時候,這些蛋白點它可能會有一些變化,比如說我們剛才談到的某些酶,在代謝過程當(dāng)中某一個酶,這是蛋白質(zhì),如果它的量增加,可能會導(dǎo)致這樣的病理狀態(tài)。那么我們就看這個蛋白質(zhì)組上面每一個是什么樣的變化,如果這個變化很強的這個蛋白點,我們把它拿出來是跟這個疾病非常有關(guān),我們就可以找到它的序列,拿出來研究它的結(jié)構(gòu),找到它的序列。然后再反到基因組里面去,找到它的基因,那么把它的基因拿出來,我們就可以很好的研究這個基因的表達調(diào)控,就是說我們不要它病理狀況,我們能不能讓它的基因不表達或者少表達,使這個蛋白的量少一點。那么這樣就可能產(chǎn)生一些應(yīng)用價值。
再比如說我們在一個圖上,有一個蛋白正常情況下有,病變的時候它沒有了,那么這個就很可能就是說,它在這里面起了很關(guān)鍵的作用。那么我們能不能在正常情況下,把這個基因拿出來,通過這個蛋白把基因拿出來,然后我們可以通過現(xiàn)在的生物工程,我們比如說,通過基因工程技術(shù)生產(chǎn)這樣的蛋白,把這個病人他缺這個蛋白,我們給他注射進去這個蛋白,來治療他這樣的病狀。那么這里面就談到,在蛋白質(zhì)組里面,實際上是要幫助基因組的解析,每個基因是什么樣的功能,最后可以得到什么呢?對很多基因可能有非常大的商業(yè)價值。
大家知道現(xiàn)在我們市場上已經(jīng)有很多的重組蛋白,包括剛才談到胰島素,生長激素,GMSF,粒細胞刺激因子這些,白細胞介素,干擾素這些都是屬于重組蛋白,它具有一定的生物學(xué)功能,是可以對于很多疾病,來進行治療的。這些都是屬于我們基因組計劃今后可能帶來的一些巨大的經(jīng)濟效益或者社會效益。從研究的方面去考慮,可以使得我們很多的蛋白這樣的功能分子的結(jié)構(gòu)有功能研究,加快它們的解析的進程。我覺得從基因組到蛋白質(zhì)組這是一個過程,我覺得,我們國家反而我覺得在這方面可能大家不一定太熟悉,因為什么呢?我們國家雖然僅僅只有幾個局限的實驗室在開展這樣的工作,我們國家比如說國家的基礎(chǔ)重大研究項目也沒有蛋白質(zhì)組,但是基因組是在這里面,但是沒有蛋白質(zhì)組。這一點我個人認為需要領(lǐng)導(dǎo)或者一些專家們更多的思考這個問題,否則今后在我們國家蛋白質(zhì)組學(xué)上面可能會比基因組還要落后。我大概講這些。
主持人:好,謝謝您。下面咱們看一下來自鳳凰網(wǎng)站的網(wǎng)友,對您的提問。第一位網(wǎng)友他名字叫“病入膏肓”。他的問題是:據(jù)我理解基因圖譜繪制成功,一切疾病秘密便在人類視線前暴露無遺,我們醫(yī)生可以按圖索驥的方式,對因下藥。原來是對病下藥,他是對基因的因。對因下藥,包治百病,這下我就可有救了,我才34歲了,便患了謝頂、頭暈,不是陽萎便是早泄等等一系列不治之癥,我還可以治理一下我的啤酒肚和我的近視眼,F(xiàn)在又有了蛋白質(zhì)組的研究,總之我覺得新世紀充滿了曙光。
唐建國:我剛才談到基因組的研究取得現(xiàn)在的成績,僅僅是萬里長征的一小步。所以說我覺得公眾們對這個問題要客觀一點看,我認為不是說那么樂觀,要真的像,要把每一個基因是做什么的,它的功能是什么樣解析清楚,那絕對不是一、二十年,我認為不是一、二十年能夠拿得下來的。
那么在這個里面,作為這些功能分子蛋白質(zhì),實際上也不那么簡單,除了我剛才說得好象很復(fù)雜的因素之外,實際上這些蛋白質(zhì)還有一些化學(xué)修飾,有的蛋白質(zhì)合成出來它不是說馬上有功能的,它合成出來比如說以前體的方式保存著,當(dāng)你機體需要的時候,它再激活來使用。那么有的蛋白質(zhì)它可以受一個磷酸基團,一個無機的磷,這么一個磷酸基團。它如果共價結(jié)合到一個蛋白質(zhì)某一個位點上去,它就改變它的活性,它可以作為開關(guān)一樣,讓這個蛋白有活性,或者說讓這個蛋白沒有活性,這樣就可以改變這個生物體的功能。所以說基因組的解析成功不要給大家這樣一種錯覺,好象生物學(xué)的問題解決了,實際上僅僅是那么一小步。我覺得這樣可能比較客觀一點。
主持人:那么我怎么告訴他呢?我告訴他唐教授說了,基因組研究完了以后蛋白質(zhì)組研究,蛋白質(zhì)組研究完了以后,還要研究到糖,您的謝頂、頭暈,和那些男人們不好啟齒的病才能得到治療。
唐建國:因為這個東西,我認為是非常復(fù)雜的這樣一些問題。有的比如說比較簡單的,通過某一個藥物就可以解決。像剛才談到的這么多病狀,我想不是一種基因,兩種基因的問題,可能是很多基因組合在里面地方。
主持人:那我干脆告訴他沒救了。
唐建國:不能這樣說呀。我覺得我們?nèi)祟愂窃谝徊揭徊酵白叩,往前發(fā)展的。比如說我們現(xiàn)在生活條件,或者說護理這些條件已經(jīng)有非常大的改進,我們的壽命已經(jīng)在延長了。我覺得這就是進步,這種進步得益于我們的研究,我們醫(yī)學(xué)、生物學(xué)的發(fā)展。我們基因組僅僅是在前面打了一個頭,那么后面實際上還有很多很多的工作需要開展,需要做,否則的話,也許這些生物學(xué)家可能就該失業(yè)了。
熱點文章閱讀