全 文 ：·技术与方法·
生物技术通报
B IO TECHNOLO GY　BULL ETIN 2009年第 9期
蛋白质功能研究方法及技术
蒋英芝 1, 2 　贺连华 1 　刘建军 1
(1 深圳市疾病预防控制中心 ,深圳 518020; 2 湖南师范大学医学院 ,长沙 410006)
　　摘 　要 : 　随着后基因时代的到来 ,蛋白质功能研究已经成为蛋白质组学研究的核心内容 ,是生物科学极具挑战的领域
之一。近年来虽已有大量文章涉及某些蛋白质功能方面的研究 ,但对蛋白质功能研究方法方面进行系统综述的文章非常少 ,
因此 ,从差异蛋白的筛选鉴定、蛋白质相互作用、蛋白质亚细胞定位、蛋白质表达改变的分子遗传学手段 (如 RNA i)、生物信息
学等方面对目前蛋白质功能研究方法和技术及其最新研究进展进行综述 ,研究者可根据不同的蛋白和实验需要选择适宜的
方法。
关键词 : 　蛋白质功能 　蛋白质组学 　亚细胞定位 　蛋白质相互作用 　RNA干扰
The M ethods and Technologies for Prote in Function Study
J iang Yingzhi1, 2 　He L ianhua1 　L iu J ianjun1
(1 Shenzhen Center for D isease Control and P revention, Shenzhen 518020; 2 The M edical College of Hunan N orm al University, Changsha 410006)
　　Abs trac t: 　W ith the post2genome era′s com ing, the p rotein function study has become the core of p roteom ics, and is one of the
most challenging issues in life science. A lthough there have been a lot of researches involving p roteins′function, the reviews of meth2
ods and technologies for p rotein function study are extremely scarce. In this review, the currentmethods/ technologies and developments
of p rotein function study were discussed, including screening and identifying differential p roteins, p rotein2p rotein interactions, p rotein
subcellular localization , the molecular genetical tools in p rotein exp ression changes ( such as RNA i) , and bio2informatics. The re2
searchers could choose the suitable methods and technologies according to the studied p roteins and the experiment demands.
Key wo rds: 　Protein function　Proteome　Subcellular localization　Protein2p rotein interactions　RNA interference
收稿日期 : 2009205220
基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30571557) ,深圳市科技计划重点项目 (200801010) ,湖南省研究生创新基金项目
作者简介 :蒋英芝 (19842) ,女 ,湖南永州人 ,硕士研究生 ,研究方向 :环境有害因素生物危害综合评价 ; E2mail: yingzhi0116@163. com
通讯作者 :刘建军 ,女 ,研究员 ; Tel: 0755225508584, E2mail: junii8@126. com　　蛋白质是生命的物质基础 ,是生命活动的最终控制者和直接执行者 ,它参与生物体内几乎所有的生命活动过程 ,如生长、发育、遗传、代谢、应激、能量转换、信号传导等。100多年来 ,特别是 20世纪生物化学和分子生物学技术的蓬勃发展 ,如氨基酸序列测定、多肽合成技术、X射线衍射技术、电子显微镜技术等 ,使人们认识到 ,蛋白质是一类结构和功能高度多样 ,并能对环境各种刺激做出自发响应的、复杂而神奇的“网络生命大分子 ”[ 1, 2 ]。随着后基因组时代 ( post2genome era)的到来 ,科学家们的研究重心已经从解释生命的所有遗传信息转移到在整体水平上对生物功能的研究。采用差异显示反转录 PCR、基因表达系列分析 ( serial analy2 sis of gene exp ression, SAGE)、DNA芯片等技术从基因水平上阐述生命活动规律 ,其前提是细胞中 mR2NA的水平反映了蛋白质表达的水平 ,但事实并非如此。从 DNA到蛋白质 ,存在 3个层次的调控 ,即转录水平调控 ( transcrip tional control) ,翻译水平调控 ( translational control) , 翻译后水平调控 ( post2translational control)。从 mRNA角度考虑 ,实际上仅包括了转录水平调控 ,并不能全面代表蛋白质表达水平。蛋白质作为生命活动的最终体现者 ,有其自身固有的特点 ,如蛋白质复杂的翻译后修饰、构象变化、亚细胞定位或迁移、蛋白质间相互作用等 ,这些都无法在基因水平上找到答案。因此 ,要想真正揭开生命现象的奥秘 ,必须进行蛋白质水平的功能
2009年第 9期 蒋英芝等 :蛋白质功能研究方法及技术
研究。
在不同生理或病理状态下 ,筛选鉴定出某些已
知或未知的蛋白质后 ,必须回答蛋白在生物体内的
生物学功能到底是什么 ,是什么样的结构基础使得
蛋白质分子能够发挥其特定生物学功能 ,其分子调
控机制是怎样的等问题。传统的蛋白质功能研究习
惯于将待研究的蛋白质进行提取分离和纯化 ,进而
分析其化学结构和生物学活性 ,但很多情况下这样
的研究方法无法揭示某种蛋白质在生物体内的功
能 ,因为蛋白质的功能往往是通过与其他分子的特
异相互作用而共同实现的 ,并非单独发挥作用的。
近年来 ,蛋白质功能研究技术和方法已经得到迅速
发展 ,大量文章都涉及某些蛋白质功能方面的研究 ,
但是对蛋白质功能研究方法进行系统综述的文章非
常少 ,因此 ,试图对目前蛋白质功能研究方法和技术
及其最新研究进展进行综述。
1　差异蛋白的筛选鉴定 ———蛋白质组学
蛋白质组学 (p roteome)目前被广泛应用于寻找
大量新型生物标记物和药物治疗靶点 ,为阐明蛋白
质功能、疾病机制及疾病治疗提供依据。研究蛋白
质表达谱的技术路线主要有两条 ,一条是传统的基
于凝胶电泳 ( gel2based)的蛋白质表达谱技术 ,如双
向凝胶电泳 ( two dimensional gel electrophoresis, 22
DE)、双向荧光差异凝胶电泳 ( two dimensional fluo2
rescence difference gel electrophoresis, 2D2D IGE)与质
谱的联用技术。22DE技术虽然传统而“古老 ”,但
由于其高分辨率和高通量的特点 ,仍然是非常有效
而且关键的蛋白质分离技术 ,特别是在比较蛋白质
组学研究中。另一条是基于非胶体系的多维液相层
析分离与生物质谱相结合的技术路线 (MudP IT2LC2
MS) ,其特点是高通量、速度快 ,克服了 22DE不能很
好显示低丰度、疏水性、偏碱性、极大和极小蛋白的
缺点。目前我国已建立了具有国际先进水平的、高
通量、高灵敏的蛋白质组学研究技术平台 ,并且成功
开展了有关人类重要生理及病理相关的蛋白质组学
研究 , 如人胎肝的蛋白质表达谱和磷酸化修饰
谱 [ 3 ]、肺癌 [ 4 ]和肝癌 [ 5 ]差异蛋白质组等研究。
通过蛋白质组学方法筛选鉴定出来的差异蛋白
结果只是初步的 ,所以当筛选鉴定出差异蛋白后 ,可
从网上检索该蛋白的相关信息和文献 ,选取比较有
意义的特定蛋白进行在细胞内 mRNA表达水平、蛋
白表达水平、蛋白质 2蛋白质相互作用的验证 ,并开
展更为精细的后续功能的分析。
2　蛋白质相互作用
机体细胞内每个蛋白质并不是独立发挥作用 ,
通常与其他蛋白质相互作用形成较大复合体 ,在特
定的时间和空间内行使特定的功能 ,构成各项生命
活动的基础。目前 ,用于研究蛋白质间相互作用的
方法非常多 ,包括酵母双杂交技术、串联亲和纯化技
术、荧光共振能量转移技术、蛋白质芯片技术、噬菌
体表面展示技术、表面胞质团共振技术、免疫共沉淀
等等 ,作为一种好的蛋白质相互作用方法 ,应该具备
两个条件 : (1)特异性 ,能鉴定出与目的蛋白特异作
用的蛋白 ; ( 2)能反映在生理状态下蛋白质的相互
作用。
211　酵母双杂交技术
酵母双杂交系统 ( yeast two2hybrid system, Y2H)
是由 Field和 Song[ 6 ]在 1989年研究真核基因转录
调控时首次发明 ,是一种在酵母中利用转录激活物
的重组来鉴定蛋白质之间相互作用的方法 ,在蛋白
质相互作用方面扮演着重要角色。真核生长转录因
子具有两个不同的结构域 : DNA结合结构域 (DNA2
binding domain)和转录激活结构域 ( transcrip tion2ac2
tivating domain) ,分别与诱饵蛋白及可能与诱饵蛋
白相互作用的猎物蛋白相连 ,并共同转入酵母细胞。
如果两个蛋白能够发生相互作用就能使转录因子原
来分开的两部分结合 ,从而激活下游报告基因。通
过检测报告基因的表达产物就可判断两种蛋白是否
发生相互作用 [ 7 ] ,如 W ang等 [ 8 ]应用酵母双杂交技
术发现人 Polo样激酶 1 ( PLK1)与人乳头瘤病毒 5
型 (HVP25)的 E2蛋白是相互作用的。
后来又有研究者在细菌和哺乳动物细胞中进行
双杂交 [ 9 ]。双杂交系统是研究蛋白分子间两两相
互作用的传统技术 ,其假阳性率和假阴性率比较高 ,
所以必须与其他技术联用加以鉴定。
212　串联亲和纯化技术
串联亲和纯化 ( tandem affinity purification,
TAP)是近些年来发展起来的新技术 ,与酵母双杂交
系统不同 ,此方法可在生理条件下研究多种蛋白质
复合物的相互作用 ,兼具融合蛋白亲和色谱法和免
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生物技术通报 B iotechnology　B u lle tin 2009年第 9期
疫共沉淀两种生化方法的优点 [ 10 ] ,通过两步特异性
的亲和纯化可获得与目的蛋白结合的高纯度蛋白质
复合物。该方法首先对目的蛋白进行 TAP标签标
记 ,标签包括 3个部分 :蛋白 A、钙调素结合多肽
( calmodulin binding pep tide, CBP ) 和中间连接的
TEV酶识别的酶切位点。在蛋白复合物的分离纯
化中 ,第一步利用与蛋白标签具有亲和作用的色谱
柱 ,采用 TEV蛋白酶断裂 TEV蛋白酶切位点的方
式洗脱 ;第二步利用与钙调蛋白结合肽具有亲和作
用的钙调蛋白色谱柱 ,将蛋白复合物和 TEV蛋白酶
分开 ,纯化出的蛋白复合物用凝胶电泳、质谱技术或
Edman降解法进行鉴定。TAP技术的优点是利用酶
切的方法进行洗脱 ,条件温和 ,不破坏复合物的结
构 ,并且经两步洗脱 ,去除了杂蛋白的干扰 ,提高了
蛋白质相互作用结果的可靠性、特异性 ,远远超越了
酵母双杂交传统技术。
213　荧光共振能量转移技术
荧光共振能量转移技术 ( fluorescence resonance
energy transfer, FRET)的基本原理是处于激活状态
的供体能在足够近的距离 (小于 10 nm )将本身的荧
光传递到受体上。因此 ,用荧光标记的蛋白质 ,可以
通过荧光体的能量传递来检测两蛋白质的相互作
用。此技术的优点是可以在生理条件下无损伤、动
态地研究蛋白质的相互作用 ,同时还能检测蛋白质
在细胞内的定位。但是 ,该方法受荧光发色基团空
间距离的限制 ,只能用于研究分子量小于 200 kD的
蛋白。
目前随着计算机技术的发展 ,很多研究者运用
计算分析和构建相互作用模型的方法来预测蛋白质
相互作用 ,从而发现更多未发现有相互作用的蛋白 ,
但这些发现的蛋白需要利用以上提到的方法进行鉴
定。总之 ,用于研究蛋白质相互作用的方法很多 ,所
有方法都各有千秋 ,但至今尚无十分理想的方法可
以大规模获得蛋白质相互作用的数据 ,故相互作用
图谱有赖于各种研究方法的综合分析。
3　蛋白质亚细胞定位
蛋白质作为生命活动的直接执行者 ,其功能与
亚细胞定位密切相关 ,有序分布和动态调控的蛋白
质是保证生命个体实现其精细的生物功能的前提。
特别是对于真核细胞来说 ,蛋白质位于不同的亚细
胞部位 ,其所行使的功能也不同 ,或者说蛋白质表达
部位发生错误就会失去预期的功能 ,从而对细胞乃
至对整个机体产生影响 [ 11 ]。目前更是提出了定位
组 (1ocalizome)的概念来大规模研究蛋白质的亚细
胞定位 [ 12 ]。
观察蛋白质在细胞内的精确定位可以借助各种
显微镜技术。激光扫描共聚焦显微镜 ( laser scan2
ning confocal m icroscope, LSCM )作为一种集激光、显
微镜和计算机于一体的新型、高精度显微镜 ,是近十
几年来发展起来的大型生物学分析仪器 ,与其他显
微镜相比 ,其功能强大 ,能进行荧光定量测量、共焦
图像分析、三维图像重建、活细胞动力学参数检测、
胞间通讯研究等 ,可对所观察的蛋白质进行定量、定
性、定位的监测 [ 13 ] ,在整个细胞生物学研究领域有
着广阔的应用前景。免疫电镜技术 ( immunoelectron
m icroscopy, IEM )是当今生物医学领域的一项重要
研究手段 ,集电子显微技术与免疫细胞化学技术于
一体 ,能在细胞微细结构水平对抗原或抗体进行
定位。
目前研究蛋白质的亚细胞定位已具备了多种成
熟的方法 ,如融合报告基因定位法、免疫电镜技术定
位、免疫荧光定位和生物信息学预测定位等。也有
研究者提出可通过相互作用蛋白的亚细胞定位来检
测目的蛋白的定位 [ 14 ] ,此种方法的关键在于选定可
靠的 ,且与目的蛋白相互作用的蛋白。
311　融合报告基因定位法
融合报告基因定位法是将目的蛋白基因与易于
检测的报告基因进行融合 ,构建融合基因表达载体
表达融合蛋白 ,然后借助于报告基因表达产物的特
征来定位目的蛋白质的一项技术。目前 ,报告基因
就其表达产物而言 ,以绿色荧光蛋白 ( GFP)应用最
为广泛 ,因为绿色荧光蛋白的相对分子质量较小 ,发
色基团性质稳定 ,在与其它蛋白质融合后发射荧光 ,
同时不影响它所连接的蛋白质的结构和功能。利用
这些特性结合显微镜技术 (如激光扫描共聚焦显微
镜 ) ,通过检测 GFP发射的荧光就可测定目的蛋白
在细胞中的准确定位。如 Vartiainen等 [ 15 ]利用 GFP
和激光扫描共聚焦技术证实了血清应答因子 ( SRF)
的共激活剂 MAL的亚细胞定位是受核内肌动蛋白
的调控 , Varecha等 [ 16 ]也通过 GFP标记技术分析了
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2009年第 9期 蒋英芝等 :蛋白质功能研究方法及技术
人细胞凋亡过程中凋亡蛋白核酸内切酶 G、A IF和
AM ID的细胞内定位情况。
312　免疫电镜技术定位法
免疫电镜技术是在免疫组织化学技术 ( immuno2
histochem istry)的基础上发展起来的 ,它是利用抗原
与抗体特异性结合的原理 ,在超微结构水平上定位、
定性及半定量抗原的技术方法。该方法为精确定位
各种抗原的存在部位、研究细胞结构与功能的关系及
其在病理情况下所发生的变化提供了有效的手段。
免疫电镜技术主要经历了铁蛋白标记技术、酶标记技
术以及胶体金标记技术 3个主要发展阶段。胶体金
标记免疫电镜技术因其具有特异性强、灵敏性高、方
法简便等优点成为目前应用最广的免疫电镜标记物 ,
用于细胞表面和细胞内多种抗原的精确定位。
将免疫细胞化学方法与电镜技术联用最大的优
点就是体内定位系统 ,反映的是活体状态下目标蛋
白质在细胞中的位置 ,是最直接、准确的定位方法。
如 Hashimoto等 [ 11 ]利用原位杂交和免疫电镜的研究
证实人绒毛外滋养层细胞有过氧化物酶小体存在。
但是 ,这种方法的先决条件是要求具备目标蛋白质
的特异性的抗体 ,而这大部分蛋白质来说都是很难
具备的条件。另外 ,免疫细胞化学方法实验周期长 ,
效率低 ,技术依赖性强 ,难以实现高通量。
4　蛋白质表达改变的分子遗传学手段 ———
RNA干扰技术
遗传学手段大致可以分为“正向遗传学 ”( for2
ward genetics)和“反向遗传学 ”( reverse genetics)两
类。正向遗传学是分子遗传学家最初可使用的一种
方法 ,是指通过生物个体或细胞基因组的自发突变
或人工诱变 ,寻找相关的表型或效应改变 ,然后从这
些特定效应变化的个体或细胞中找到对应的突变基
因 ,并揭示其功能 ,例如遗传病基因的克隆。反向遗
传学的原理正好相反 ,人们首先是改变某个特定的
基因或蛋白质 ,然后再去寻找有关的表型或效应变
化 ,如基因敲除 ( knock out)、RNA干扰 (RNA inter2
ference, RNA i)等 ,这些技术目前已经趋于成熟。基
因敲除虽然是一种很有效的产生突变个体方法 ,但
因其复杂而又费时 ,故不能被普遍接受。而自 1998
年 Fire等 [ 17 ]发现 RNA干扰现象以来 , RNA i技术已
被证实是一种特异、高效、经济的抑制基因表达的手
段而受到极大的重视和欢迎。2001年 , RNA i技术被
成功应用于哺乳动物细胞 [ 18 ] ,其应用前景更加诱人。
研究者们可以利用这项技术对目标基因或蛋白质进
行特异性表达沉默 ,通过观察其表达被抑制的细胞或
者生物体的从形态到各项生理生化指标的变化 ,对该
基因或蛋白质的功能及参与的信号网络进行研究。
这比传统的基因敲除方法要简单而且方便得多 ,因此
短短几年 ,就有了很多突破性的成果 [ 19 ] ,其中研究得
最多的是跟疾病相关的一些基因和蛋白 ,如 Song
等 [ 20 ]已经成功地利用 RNA i技术治愈了试验鼠的暴
发性肝炎 ,Q in等 [ 21 ]报道 ,用 siRNA沉默 H IV的重要
受体———chemokine recep tor 5 ( CCR5 )有效阻断了
H IV病毒对人外周血淋巴细胞的侵入。
411　RNA干扰机制
RNA干扰是与靶基因序列同源的双链 RNA
(double2stranded RNA, dsRNA)所诱导的一种特异性
的转录后基因沉默现象 (post2transcrip tional gene si2
lencing, PTGS)。外源性或内源性的双链 RNA进入细
胞后 ,在三磷酸腺苷 (ATP)依赖性 RNA酶Ⅲ(D icer,
DCR)的作用下被切割成 3′端有 2个突出碱基的 21～
23 nt长度的小分子干扰 RNA ( small interference
RNA, siRNA) ;这些 siRNA与 RNAi特异性酶结合 ,形
成 RNA诱导沉默复合体 (RNA2induced silencing com2
p lex, R ISC) ;而后 R ISC在 siRNA反义链的指导下与
siRNA同源靶 mRNA相结合 , R ISC中的重要组成成分
Ago2蛋白在近中点位置将其切割 ,随后靶 mRNA被细
胞内 RNA酶降解 ,转录后的 mRNA就不能翻译出相对
图 1　RNA干扰机制
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生物技术通报 B iotechnology　B u lle tin 2009年第 9期
应的蛋白 ,而 R ISC游离出来 ,寻找新的目标分子 ,从而
达到抑制靶基因表达的作用 [23 ] ,如图 1所示。
412　siRNA的制备方法及慢病毒表达载体
siRNA的制备主要有 5种方法 ,包括化学合成
法、体外转录合成法、dsRNA法、siRNA表达载体和
siRNA表达框架 (表 1)。从表 1可以看出 ,要想建
立长效基因沉默的细胞株进行功能缺失研究 ,只能
采用 siRNA表达载体方法 ,其它方法均为诱发瞬时
基因沉默。 siRNA表达载体方法是借助表达质粒或
表达病毒载体在细胞内产生 siRNA,使研究者无需
直接操作 RNA就可达到长期抑制靶基因表达的目
的 ,且载体上的抗性标记有助于快速筛选出阳性克
隆 ,这使得其将具有更为广阔的应用前景 ,其中用病
毒载体介导 RNA i近年来受到人们重点关注 ,利用
病毒载体能解决质粒转染效率低、效果不稳定和某
些类型细胞不能转染等问题 ,扩大了 RNA i的应用
范围。
表 1　siRNA制备方法的比较
比较项目
各种 siRNA制备方法
化学合成 体外转录合成 dsRNA 表达载体 表达框架
材料需求 212mer RNA
oligos(1对 )
292mer DNA
oligos(1对 )
转录模板
(200～1 000 bp)
55～602mer DNA
oligos(1对 )
～502mer DNA
oligos(1对 )
操作所需时间 不需要 中等 中等 多 中等
是否需要验证和寻找最有效 siRNA 是 是 否 是 是
能否标记 siRNA (如荧光标记 ) 能 能 能 不能 能
可筛选性 (如抗生素 ) 不可以 不可以 不可以 可以 不可以
能否用于长效抑制 不可以 不可以 不可以 可以(抗生素筛选 ) 不可以
能否大规模制备 可以 有限 有限 可以 有限
能否应用于哺乳动物细胞中 可以 可以 不可以 (诱发抗病毒应答反应 ) 可以 可以
每个基因的相对费用 (不包含人力 ) 高 中等 低 中等 中等
　　常见病毒载体有腺病毒 ( adenovirus)载体、逆
转录病毒 ( retrovirus)载体、慢病毒 ( lentivirus)载体
等。最近慢病毒载体因其独特的优势 ,逐渐成为
表达载体中的大热 ,与其它表达载体相比 ,最大的
优势是它们能同时感染分裂细胞和非分裂细胞 ,
对干细胞和难转染细胞的研究 ,能解决转染效率
低的问题。如 Kim 等 [ 22 ]利用慢病毒载体抑制了
间质干细胞中的蛋白 ICAT的表达 ,通过与 ICAT
过表达组的比较 ,证实 ICAT参与组织基质细胞的
增值和分化 ; W iederschain等 [ 23 ]利用 pLKO 2Tet2On
shRNA慢病毒载体系统有效抑制了一系列癌细胞
系中 Bm i21和 M el218蛋白的表达 ; Huang[ 24 ]利用
慢病毒载体高效抑制了蛋白 Smad4在 SMMC27721
细胞中的表达 ,并探讨了 Smad4在 TGF2beta1诱导
的 SMMC27721细胞增值和凋亡过程中的作用。这
些都说明慢病毒载体是一个高效且快速的干扰系
统 ,如果能筛选出长效稳定基因沉默的细胞株 ,可
以进一步根据目的蛋白 /目的基因或其家族的已
知功能特性 ,通过干扰组与正常细胞组或蛋白过
表达组的比较 ,开展各类细胞功能试验来鉴定目
的蛋白的具体功能和调节机制 ,如细胞周期及细
胞凋亡检测、细胞运动试验、细胞侵袭试验、细胞
中各类酶的测定、相关基因的表达、各项生理生化
指标变化检测等。
5　蛋白质的生物信息学研究
生物信息学是通过实验手段认识蛋白质功能
方法的补充 ,它是现代生命科学与信息科学、计算
机科学、数学、统计学、物理学、化学等学科相互渗
透而高度交叉形成的一门新兴前沿学科。应用生
物信息学技术预测蛋白质结构和功能已成为后基
因组时代的一项重要任务 ,它贯穿蛋白质功能研
究的始终 ,从差异蛋白的筛选鉴定到最后的各项
细胞功能检测。
所谓的蛋白质结构预测是如何从蛋白质的氨
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2009年第 9期 蒋英芝等 :蛋白质功能研究方法及技术
基酸序列预测出其空间结构。由于蛋白质的生物
学功能在很大程度上依赖于其空间结构 ,因而蛋
白质的结构预测对了解未知蛋白生物学功能具有
重要意义。但迄今为止 ,还没有解决上述全部问
题的现成方法和工具。然而 ,可以利用各种数据
库先从其中的部分问题着手 ,如比较未知蛋白是
否与已知蛋白结构相似 ,比较未知序列是否含有
特殊蛋白质家族或功能的保守残基 ,综合氨基酸
序列信息、氨基酸物理化学特性和蛋白质结构等
信息 ,结合计算方法 ,对蛋白质进行功能分类 ,从
而来判定其功能 [ 25 ] 。目前基于蛋白质相互作用的
功能预测方法应用广泛。
6　蛋白质功能研究的挑战及展望
目前人们对蛋白质功能的认识还不完整 ,大部
分通过基因组测序而发现的新蛋白质的功能都是未
知的 ,而对那些已知功能的蛋白而言 ,多数蛋白的功
能是通过同源基因功能类推等方法推测出来的 ,对
于其全面具体的功能和精细调节机制还不甚了解。
在每完成一个模式生物 ,如大肠杆菌、酵母、线虫、果
蝇、拟南芥和人类的基因测序时 ,科学家们都试图将
该物种基因组编码的蛋白质进行分类 ,但由于对其
中一半左右的蛋白质一无所知而无法进行有效的分
类 ,并且生物体内的蛋白质由于翻译后修饰加工 ,生
物体内蛋白质的真实数目是远远大于基因组中
ORF (open reading frame)的数目 [ 26 ]。目前蛋白质功
能研究的局面决定了对蛋白质功能的研究还有很长
路要走。
对蛋白质功能的研究是蛋白质研究中的核心内
容之一 ,虽然它还处于一个初级发展阶段 ,其研究方
法和系统还不够完善 ,但随着其不断深入发展 ,相信
在揭示诸如生长、发育和代谢调控等生命活动规律
上将会有所突破。蛋白质功能研究将为从细胞和分
子水平上探讨人类重大疾病的机制、诊断、防治和新
药开发提供重要的理论基础 ,从而使蛋白质科学研
究达到一个新的高度。
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