從基因組到蛋白質組 - 分子生物學家們的新愛好

基因組只能說明一個微生物可以做些什麼，而蛋白質組卻可以顯示一個細胞能做些什麼。這也就是說，某個細胞是生產什麼樣的物質代謝產品的，這種產品對細胞完成其各自的任務起著決定性作用。比如神經細胞裡的蛋白質就和肝裡的不一樣，癌症細胞裡的又和健康細胞中的不同。目前的科研技術，已經可以利用一種所謂凝膠，把一個細胞所含有的蛋白質分子分離開來，也就是在一張信紙大小的薄膜上，所有這些蛋白質分子各佔一個小點。問題在於，有些細胞可以含有1萬個、甚至更多的蛋白質分子，也就是說經常會發生蛋白質重疊現象。相應地，科學家便難以進行準確分析，做出可靠的結論。 後來科學家們發現，一個細胞所含的蛋白質數量可能會太多，以至於一種凝膠不夠用。人們嘗試了不同的途徑，來解決這一問題。對真核細胞，也就是動物或植物細胞而言，解決辦法相對簡單，因為可以根據不同器官予以事先分類。而在細菌細胞的情況下就比較複雜，至今有不同的解決方法。一種是利用各個蛋白質的不同溶解度，先在一種凝膠上溶化易於溶水的蛋白質，隨後再用另一種帶有清潔劑的凝膠，溶解難於溶水的蛋白質分子。我們所發明采納的另一種方法，是先將細胞粗略分離。 科學家先將細胞壁和細胞內部的蛋白質分離開來。就是一個細胞的核，也有它自己的蛋白質。這樣的話，至少每一次分析「只」要管幾百個蛋白質就行了。當然，科學家們也想知道，它們各自究竟是哪一種物質交換產品。在此，源於有機化學的一種分析手段派上了大用場。 質譜儀分析法 質譜儀法是一種靈敏度很高的分析方法。利用這一方法，也可以非常準確可靠地辨別和分析蛋白質，其精確度可達毫微微摩爾，有時甚至更高。 毫微微摩爾的精度，意味著即使一種蛋白質在一個細胞中只出現一到兩次，也可以被分析辨認出來。在進行質譜儀分析法時，等於是將一個細胞根據其自然構造，分解成幾塊，然後再分析每一塊的質譜。科學家們可以根據以此獲得的訊息，非常準確地推論出初始細胞是什麼樣的。質譜儀法已經開始被用在醫學上，因為它一次就可以分析出一系列的蛋白質，而這種優勢有時是非常有用的。 質譜儀分析法的優勢 比如說，在診斷過敏症時，醫療保險公司最多只承擔5個測驗點的費用。但是假如醫生需要20個或者30個測驗點的話，病人就得自己掏錢，或者他必須投私人醫療保險公司的險，以便報銷所有費用。使用質譜儀法診斷過敏症的話，醫生就可以同時考慮很多額外的、但可能也有一定影響的因素。 許多其他科研小組，都在研究開發可以同時進行20到30種測驗的所謂蛋白質晶片。這些測驗也可以用來預告某種療法的治療效果，科學家們可以研究服用某種藥物之後，一定的蛋白質會發生怎樣的變化。在基因診斷法中，已經應用了晶片技術，在一個信用卡大小的面積上，置有成千個測驗點。但是，就目前來說，一個晶片上就包含有一個細胞的所有蛋白質分子，這一設想還只是一個美好的未來藍圖。