以蛋白质分子为靶标的分子诊断策略

在蛋白质组学研究策略中，蛋白质的分离技术、鉴定技术及支持质谱数据的蛋白质匹配数据库是蛋白质组学研究的关键技术。

蛋白质分离技术主要包括双向电泳和色谱技术。双向电泳技术具有相对简便、快速、高分辨率和直观等优点，是目前蛋白质组学研究中最常用的蛋白质分离技术。

双向电泳由O Farrell’s于1975年首次建立并成功地分离约1000个E.coli蛋白。双向电泳的第一向电泳是等电聚焦，样品中的蛋白质组分由于等电点的不同沿pH梯度分离；第二向电泳是沿垂直的方向根据蛋白质分子量的不同而分离。目前双向电泳技术已能分离出10 000个斑点。

由于双向电泳技术仍然存在着一些技术细节上的挑战和缺陷，近年来，为探索建立更为出色的蛋白质分离和鉴定的技术平台，高效液相色谱(high performance liquid chromatography，HPLC)、毛细管电泳(capillary electrophoresis，CE)等高效分离技术逐渐被引入到蛋白质组学的研究中。蛋白质组分被分离后，必须通过适当技术鉴定，才能知道蛋白质组成成分的性质、结构和功能及各蛋白质间的相互作用关系，并通过数据库的辅助，从而最终实现蛋白质组表达模式和功能模式的研究。其表达模式的鉴定技术主要有以质谱为核心的技术、分子扫描技术、蛋白质微测序和氨基酸组成分析等。生物质谱技术是近年来迅速发展起来的一种鉴定生物大分子的技术，是蛋白质组学研究中的核心技术和重要工具，具有高灵敏度、高准确度、自动化等特点。它可以将双向电泳分离出的蛋白质变为多肽指纹图谱及其数据与数据库中的理论蛋白质肽图谱及核酸数据库相连接而鉴定蛋白质。此外，生物质谱还可应用于定量蛋白质组分析、蛋白质翻译后修饰以及蛋白质相互作用等研究领域。但是质谱不宜进行N端和C端序列鉴定，要完全鉴定某蛋白质尚需结合传统的鉴定技术如氨基酸微测序(Edman降解法)、氨基酸组成分析以了解N端和C端序列信息。

目前，蛋白质功能模式鉴定技术主要有生物传感芯片技术、酵母双杂交系统、串联亲和纯化技术、噬菌体展示技术等，用同位素亲和标签技术结合质谱的方法可以较好地实现蛋白质差异表达的定量分析。

蛋白质的翻译后加工过程，主要是通过在一个或几个氨基酸残基上修饰基团或通过蛋白质水解剪切改变蛋白质的性质，包括磷酸化修饰、糖基化修饰、泛素化修饰、氧化还原修饰等。蛋白质的翻译后修饰调节着蛋白质的活性状态、定位、折叠以及蛋白质-蛋白质之间相互作用等。在蛋白质组学研究中，由于翻译后修饰蛋白质的化学计量值低、复杂性大，对它的研究受到分析方法的限制。基于翻译后修饰蛋白质的不均一性及相对丰度低的特性，翻译后修饰蛋白质的研究主要是利用现有的蛋白质组学技术体系包括电泳、色谱、生物质谱以及生物信息学，对修饰蛋白质或肽段进行富集分离，消除修饰引起的不均一性并质量标记修饰位点，使之与理论质量有一个差异，通过质谱检测这种差异，从而鉴定蛋白质，并通过串联质谱鉴定修饰位点。虽然利用现有的技术也可以鉴定一定数量的翻译后修饰蛋白，但对于整个翻译后修饰蛋白质组学来讲，需要更特异有效的富集分离方法以及更高灵敏度和质量精度的质谱检测鉴定方法。但由于翻译后修饰分析方法所限，目前大部分研究工作集中在鉴定修饰类型。