肺部疾病的蛋白質(zhì)組學研究*

張樹明 白海玉 王偉明

（黑龍江省中醫(yī)研究院·哈爾濱 150036）

人類基因組計劃的完成，標志著后基因組時代的開始。在基因組時代人們利用基因組學技術(shù)在DNA和RNA水平上研究基因與各種疾病的關(guān)系，取得了很大的成就?？墒腔螂m是遺傳信息的攜帶者，但生命活動的執(zhí)行者卻是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)雖由基因編碼但兩者之間卻不是線性對應(yīng)關(guān)系，這是由于在DNA-mRNA-蛋白質(zhì)的過程中，存在著轉(zhuǎn)錄后剪切和翻譯后修飾加工及蛋白質(zhì)合成后的轉(zhuǎn)移定位等變化，使得基因組DNA或mRNA水平和狀況并不能完全代表蛋白質(zhì)的水平和狀況，致使基因組學不能回答蛋白質(zhì)的表達水平和表達時間，翻譯后修飾，蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)分子或其他生物分子間的相互作用等問題,研究表明大約僅有2%的疾病與基因序列有關(guān)，約98%的疾病與蛋白質(zhì)的表達有關(guān)[1]。

生命現(xiàn)象的復雜性，必將是多種不同功能蛋白質(zhì)的協(xié)同作用，而蛋白質(zhì)的質(zhì)和量卻隨細胞類型和細胞內(nèi)外環(huán)境的變化而處于不斷變化的動態(tài)過程中。傳統(tǒng)對單個蛋白質(zhì)進行的研究不能對生命現(xiàn)象給予完整的解釋，因此蛋白質(zhì)組學的提出成為了必然。

1994年澳大利亞的兩位學者wi1kin和Williams首先提出了蛋白質(zhì)組(proteome)的概念[2]并由Wasinger等于1995年首次公開發(fā)表于“ELECTROPH ORESIS”。這個概念很快得到了國際生物學界的認可。后來經(jīng)不斷完善將其定義為：以基因組編碼的所有蛋白質(zhì)為研究對象，從細胞水平及整體水平上研究蛋白質(zhì)的組成及其變化規(guī)律深入認識有機體的各種生理和病理過程。蛋白質(zhì)組學的研究包括以下三個方面：①蛋白質(zhì)的大規(guī)模鑒定和轉(zhuǎn)錄后修飾的微特征研究；②差異顯示蛋白組學，比較疾病與正常狀態(tài)蛋白質(zhì)表達的差異，為疾病診斷尋找生物學標志；③通過各種技術(shù)，如質(zhì)譜技術(shù)和酵母雙雜交體系對蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)間相互作用的研究，并繪制蛋白質(zhì)作用的圖譜[3]。

蛋白質(zhì)組學技術(shù)的發(fā)展為研究細胞或機體在不同狀況下的蛋白質(zhì)水平表達的差異提供了廣闊的平臺，包括環(huán)境的改變、藥物作用、疾病的發(fā)生與發(fā)展等條件下的蛋白質(zhì)濃度、種類的差異及條件變化前后蛋白質(zhì)的修飾形式的改變等，這為研究疾病的形成機制、藥物靶位的發(fā)現(xiàn)及早期診斷與鑒別診斷生物指標的篩選提供了大量的數(shù)據(jù)信息[4]。因此以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學自然就成為生命科學研究的新熱點。

近幾年來蛋白質(zhì)組學技術(shù)在腫瘤、心血管疾病和感染性疾病初步取得可喜進展，相似的策略和技術(shù)應(yīng)用基本適用于肺部疾病的診斷與療效監(jiān)測。進行肺組織的蛋白質(zhì)組分析，可以肺為靶點的外源化學物的蛋白質(zhì)組研究奠定基礎(chǔ)。Houtman等[5]進行了DNFB致敏小鼠肺組織的蛋白質(zhì)組學研究，并于對照組比較發(fā)現(xiàn)了23種差異蛋白，其中與炎癥、滲出、氣道重構(gòu)及細胞對炎癥和應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)的有17種。

目前學者對部分肺病進行了蛋白質(zhì)組分析，均找到并鑒定了一些疾病的特異性表達蛋白。研究較多的為肺癌。Li等[6]識別鑒定出cy-clinD2、XEDAR、HSPC163等一些與肺鱗癌癌變相關(guān)的差異表達的蛋白質(zhì)。Alfonso等[7]對肺癌患者腫瘤組織的雙向凝膠電泳圖譜研究發(fā)現(xiàn)，雖然圖譜依其組織類型和發(fā)病階段的不同而不同，但熱休克蛋白27(HSP27)出現(xiàn)在大多數(shù)活組織的圖譜中。Briehory等[8]發(fā)現(xiàn)肺癌患者血清中有抗PGP9.5自身抗體存在，提示PGP9．5可能在肺癌篩查和診斷中有一定的作用。根據(jù)多張肺癌的蛋白質(zhì)組2-DE電泳圖譜，在密歇根大學醫(yī)學中心建立了肺癌蛋白組數(shù)據(jù)庫，對數(shù)據(jù)庫分析后該中心發(fā)現(xiàn)了肺癌的52個差異表達的蛋白質(zhì)點，其中鑒定了32個蛋白質(zhì)點。Candiano等[9]在靜止、促炎條件下對體外人類氣道上皮細胞分泌的蛋白質(zhì)進行鑒定。研究證實表面上皮是上皮屏障功能的主要執(zhí)行者，炎癥可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)分泌。

對支氣管肺泡灌洗液(BALF)進行蛋白質(zhì)差異分析，是常用的方法。研究發(fā)現(xiàn)BALF中肺泡表面活性蛋白A在肺結(jié)節(jié)病患者中含量增加，而在自發(fā)性纖維化患者中卻減少。Wu等[10]在抗原激發(fā)前后24h對健康人群和臨床哮喘患者的支氣管肺泡灌洗液進行比較研究，超過1500種特異蛋白質(zhì)被鑒定。存在表達變化的多數(shù)蛋白質(zhì)與哮喘的病理生理學包括：炎癥、紅細胞增多、氣道重塑、組織破壞及修復、黏液產(chǎn)生和血漿滲透密切相關(guān)。Roh等[11]研究發(fā)現(xiàn)哮喘組、正常對照組及地塞米松治療組小鼠肺組織存在36種蛋白質(zhì)表達上的顯著差異。李圣青等[12][13]對大鼠急性肺栓塞血清差異表達蛋白分析得到的24個差異表達蛋白，其中有l(wèi)2個蛋白得到鑒定，其肺組織蛋白分析得到的46個差異表達蛋白，有32個蛋白得到鑒定。張春芳等[14][15]兔肺缺血再灌注性損傷的蛋白質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)了35個明顯差異表達的蛋白質(zhì)。包括磷酸肌醇激酶催化亞單位在內(nèi)的17個蛋白質(zhì)達到了鑒定；鼠肺缺血再灌注損傷的雙向凝膠電泳參考圖譜，45個蛋白質(zhì)點表達存在差異，其中包括巰基特異性抗氧化劑(TSA)和6個熱休克蛋白家族在內(nèi)的30個蛋白質(zhì)點得到了鑒定。

綜上所述，應(yīng)用蛋白質(zhì)組技術(shù)研究肺部疾病還處于剛剛初步階段，研究的病種不多，所研究疾病的樣本量相對較少，形成可代表疾病查對的數(shù)據(jù)庫更少，另外由于感染性肺部疾病如支原體肺炎不同于支氣管哮喘和腫瘤，進行蛋白質(zhì)組學研究的難度更大，目前在國內(nèi)尚未見感染性肺部疾病的蛋白質(zhì)組學研究報道，而對肺部疾病的蛋白質(zhì)組學對于疾病的防治具有重要的意義，而對其研究可開展的研究工作范圍較大、創(chuàng)新點較多，必將成為以后科學研究的一個方向。

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