人體內(nèi)有3萬(wàn)～5萬(wàn)個(gè)基因，而人體內(nèi)可能有幾十萬(wàn)種蛋白質(zhì)，這就意味著，基因可能由許多可以按照不同組合方式拼接的片段組成，一個(gè)基因可以產(chǎn)生多種蛋白質(zhì)。最新的研究成果也已提高了科學(xué)家們對(duì)蛋白質(zhì)的認(rèn)識(shí)，并不完全像從前科學(xué)家所認(rèn)為的一個(gè)基因負(fù)責(zé)制造一種蛋白質(zhì)，知道基因就足以知道蛋白質(zhì)，從基因到功能蛋白需經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

經(jīng)過(guò)10多年的研究，科學(xué)家已經(jīng)擁有一張接近完整的人類基因組圖譜，隨著人類基因組計(jì)劃進(jìn)入尾聲，一個(gè)以蛋白質(zhì)和藥物基因?qū)W為研究重點(diǎn)的后基因組時(shí)代已經(jīng)拉開(kāi)序幕，并將對(duì)科學(xué)家提出更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。蛋白質(zhì)將是他們今后的重點(diǎn)研究方向之一。有關(guān)人類蛋白組的研究將是艱巨的，其原因在于蛋白質(zhì)的鑒定和分離較DNA和它包含的基因的識(shí)別和分離要困難得多，目前測(cè)定蛋白質(zhì)的技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于破譯基因組的工具。

蛋白質(zhì)是全部生物功能的執(zhí)行者，有自身的活動(dòng)規(guī)律，因而僅僅從基因的角度來(lái)研究是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須研究由基因轉(zhuǎn)錄和翻譯出蛋白質(zhì)的過(guò)程，才能真正揭示生命的活動(dòng)規(guī)律，由此產(chǎn)生了研究細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)組成及其活動(dòng)規(guī)律的新興學(xué)科——蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）。蛋白質(zhì)組（proteome）是指全部基因表達(dá)的全部蛋白質(zhì)及其存在方式，是一個(gè)基因、一個(gè)細(xì)胞或組織所表達(dá)的全部蛋白質(zhì)成分，蛋白質(zhì)組學(xué)是對(duì)不同時(shí)間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質(zhì)群體的研究，它旨在闡明生物體全部蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及功能模式，內(nèi)容包括鑒定蛋白質(zhì)表達(dá)、存在方式（修飾形式）、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用方式等，它不同于傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)學(xué)科，是在生物體或其細(xì)胞的整體蛋白質(zhì)水平上進(jìn)行的，從一個(gè)機(jī)體或一個(gè)細(xì)胞的蛋白質(zhì)整體活動(dòng)來(lái)揭示生命規(guī)律。但由于蛋白質(zhì)具有多樣性和可變性、復(fù)雜性，以及低表達(dá)蛋白的難以檢測(cè)性等，因此，對(duì)蛋白質(zhì)研究的艱難性是可想而知的。

蛋白質(zhì)組研究技術(shù)體系包括樣品制備、雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳（two-dimensionalpolyacrylamide gel electrophoresis，2-D PAGE）（圖2-22）、蛋白質(zhì)凝膠的染色和圖像分析（圖2-23）、蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)分析（圖2-24）。其中雙向凝膠電泳技術(shù)、質(zhì)譜鑒定、計(jì)算機(jī)圖像數(shù)據(jù)處理與蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)是三大關(guān)鍵。

圖2-22　雙向凝膠電泳技術(shù)

圖2-23　蛋白質(zhì)雙向凝膠電泳的染色結(jié)果

小鼠肝臟蛋白已經(jīng)通過(guò)第一向pH 5～6的等電聚焦電泳，以及第二向根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小的電泳。蛋白質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)通過(guò)銀染顯示

圖2-24　MALDI-TOF在蛋白質(zhì)譜分析中的使用

在雙向凝膠電泳后，從凝膠中切出所關(guān)注的某個(gè)蛋白質(zhì)并用某種蛋白酶（如胰酶）消化。酶使得蛋白質(zhì)被切成一系列可用MALDI-TOF分析的多肽（A）。在質(zhì)譜儀中，多肽通過(guò)來(lái)自激光的脈沖能量被電離化，然后被加速通過(guò)柱腔到達(dá)反射器以及檢測(cè)器上。每一個(gè)多肽的飛行時(shí)間依賴于它的質(zhì)量／電荷比。數(shù)據(jù)以波譜來(lái)顯示（B）。計(jì)算機(jī)中含有一個(gè)由所研究的物種基因組編碼的每一個(gè)蛋白質(zhì)經(jīng)胰酶消化后各個(gè)片段的預(yù)計(jì)相對(duì)分子質(zhì)量的數(shù)據(jù)庫(kù)。計(jì)算機(jī)通過(guò)比較數(shù)據(jù)庫(kù)與檢測(cè)到的多肽質(zhì)量來(lái)確認(rèn)最可能的初始蛋白質(zhì)