从基因组到蛋白质组 - 分子生物学家们的新爱好

基因组只能说明一个微生物可以做些什么，而蛋白质组却可以显示一个细胞能做些什么。这也就是说，某个细胞是生产什么样的物质代谢产品的，这种产品对细胞完成其各自的任务起着决定性作用。比如神经细胞里的蛋白质就和肝里的不一样，癌症细胞里的又和健康细胞中的不同。目前的科研技术，已经可以利用一种所谓凝胶，把一个细胞所含有的蛋白质分子分离开来，也就是在一张信纸大小的薄膜上，所有这些蛋白质分子各占一个小点。问题在于，有些细胞可以含有1万个、甚至更多的蛋白质分子，也就是说经常会发生蛋白质重叠现象。相应地，科学家便难以进行准确分析，做出可靠的结论。 后来科学家们发现，一个细胞所含的蛋白质数量可能会太多，以至于一种凝胶不够用。人们尝试了不同的途径，来解决这一问题。对真核细胞，也就是动物或植物细胞而言，解决办法相对简单，因为可以根据不同器官予以事先分类。而在细菌细胞的情况下就比较复杂，至今有不同的解决方法。一种是利用各个蛋白质的不同溶解度，先在一种凝胶上溶化易于溶水的蛋白质，随后再用另一种带有清洁剂的凝胶，溶解难于溶水的蛋白质分子。我们所发明采纳的另一种方法，是先将细胞粗略分离。 科学家先将细胞壁和细胞内部的蛋白质分离开来。就是一个细胞的核，也有它自己的蛋白质。这样的话，至少每一次分析“只”要管几百个蛋白质就行了。当然，科学家们也想知道，它们各自究竟是哪一种物质交换产品。在此，源于有机化学的一种分析手段派上了大用场。 质谱仪分析法 质谱仪法是一种灵敏度很高的分析方法。利用这一方法，也可以非常准确可靠地辨别和分析蛋白质，其精确度可达毫微微摩尔，有时甚至更高。 毫微微摩尔的精度，意味着即使一种蛋白质在一个细胞中只出现一到两次，也可以被分析辨认出来。在进行质谱仪分析法时，等于是将一个细胞根据其自然构造，分解成几块，然后再分析每一块的质谱。科学家们可以根据以此获得的信息，非常准确地推论出初始细胞是什么样的。质谱仪法已经开始被用在医学上，因为它一次就可以分析出一系列的蛋白质，而这种优势有时是非常有用的。 质谱仪分析法的优势 比如说，在诊断过敏症时，医疗保险公司最多只承担5个测验点的费用。但是假如医生需要20个或者30个测验点的话，病人就得自己掏钱，或者他必须投私人医疗保险公司的险，以便报销所有费用。使用质谱仪法诊断过敏症的话，医生就可以同时考虑很多额外的、但可能也有一定影响的因素。 许多其他科研小组，都在研究开发可以同时进行20到30种测验的所谓蛋白质芯片。这些测验也可以用来预告某种疗法的治疗效果，科学家们可以研究服用某种药物之后，一定的蛋白质会发生怎样的变化。在基因诊断法中，已经应用了芯片技术，在一个信用卡大小的面积上，置有成千个测验点。但是，就目前来说，一个芯片上就包含有一个细胞的所有蛋白质分子，这一设想还只是一个美好的未来蓝图。