全 文 ：武汉植物学研究 2006，24(3)：261～266
Jouma／of Wuhan Botanical Research
蛋白质组学分离检测技术研究进展
常俊丽 2，6；-笑 ，何光源h
(1．华中科技大学中英 HUST．RRes基因工程和基因组学联合实验室，武汉 430074；
2．华中科技大学知识产权战略研究院，武汉 430074)
摘 要：蛋白质组学是后基因组时代的新兴学科 ，是当今生命科学领域新的增长点，而其中的分离检测技术则是蛋白
质组学得以迅速发展的重要基石。对蛋白质组学中的分离检测技术·双向凝胶电泳、色谱和质谱等技术近几年的发展
现状及最新研究进展进行综述，并对本实验室在蛋白质组学方面的研究结合生物信息学的探索进行概述。
关键词：蛋白质组学；双向凝胶电泳；色谱；质谱；生物信息学
中图分类号 ：Q51；Q503 文献标识码 ：A 文章编号：1000·470X(2006)03·0261·06
Progress Regarding Techniques of Separation and Detection in Proteomics
CHANG Jun．Li ．’，YANG Guang．Xiao ，HE Guang—Yuan ’
(1．China—UK HUST-RRes Genetic Engineering and Genomics Joint Laboratory，Huazhong University of
Sc／ence and Techno／ogy，Wuhan 430074，China；2．1nteUeaual Property 5| I嘶 Academy，
HuazhongUniversity ofsc ， and Techno／ogy，Wuhan430074，China)
Abstract：Proteomics which is the new discipline in the time of the post·genomics develops rapidly in the
life science．Techniques of separation and detection in proteomics are the impo rtant foundation in promo—
ting the development of proteomics．rI1le present paper has documented the current situation and new de·
velopment of the techniques of separation an d detection in this area，including 2·dimensional gel electro·
phoresis，chromatography an d mass spectrometry．It also summarized our labg work on proteomics assis·
ted by bioinformatics．
Key words：Proteomics；2·Dimensional gel electrophoresis；Chromatography；Mass spectrometry；Bioin·
formatics
蛋 白质组 (proteome)的概 念是 1994年 由
Wilkins⋯首先提出，它是指“一种基因组、一种生
物、一种组织或细胞所表达的全套蛋白质。蛋白质
组学(proteomics)则是指利用生物化学方法对所有
蛋白质进行大规模研究 ，探索其运作模式、功能机
理、调节控制以及蛋白质组群内的相互作用，从而能
够在细胞和生命有机体的整体水平上阐明生命现象
的本质和活动规律的科学【2 J。伴随着各种技术 日
益成熟，蛋白质组学的研究进展也十分迅速，基础理
论水平得到较大提高，实验技术得到较大改进。
中国从 1997年开始了蛋白质组学研究，中国科
学院上海生命科学研究院、中国科学院生物物理研
究所、中国科学院大连化学研究所、军事医学科学
院、复旦大学、湖南师范大学生命科学学院等研究机
构现已相继开展了相关研究，建立起基本的蛋白质
组学研究平台。国家近几年对该领域的研究也非常
重视，国家科技部、国家自然科学基金委等机构都已
将蛋白质组学研究确立为重要的发展方向。
蛋白质组学的研究包含了从蛋白质分离鉴定技
术到任何相关的蛋白质表达的定量测定，而其中的
核心技术是蛋白质成分的分离和鉴定 ，它是蛋白质
组学得以迅速发展的基石。在研究过程中通过鉴定
蛋白质组结构、功能及其各蛋白质问的相互作用关
系，最终实现蛋白质组表达模式和功能模式的研究。
近年来，随着科技的进步，又出现了一些新颖而有效
的分离检测方法，这些方法的出现为蛋白质组学的
快速发展起到了至关重要的作用。本文就近几年蛋
白质组学研究中相关的几个重要分离检测究技术的
发展现状、最新研究进展及本实验室在这方面的研
究工作做一介绍。
收稿日期：2005．10-28，修回日期：2005—124)3。
基金项目：国家973计划项目(2002CB111302)资助；国家 自然科学基金资助项 目(30370807)；国家863计划项 目(2002AA224031)资助。
作者简介：常俊丽(1975一)，女，湖北襄樊，在读博士研究生，主要从事生物技术、生物技术知识产权保护的研究。
· 通讯作者(E—mail：hegy@hust．edu．cn)。
维普资讯 http://www.cqvip.com
武 汉 植 物 学 研 究 第24卷
1 分离检测技术概述
蛋白质研究技术相对于基因技术而言要复杂和
困难得多，因为一个生物种的蛋白质在形成过程中
有拼接和修饰，导致其数目远大于基因的数目。最
新资料表明，人的基因组有 20000—25000个编码
基因 J，其表达的蛋白质可以达十几万甚至更多。
此外，氨基酸种类远多于核苷酸种类，而且蛋白质的
体外扩增和纯化都比较困难。蛋白质组学研究技术
平台一般包括以下部分：前期的样本提取与纯化；中
期的蛋白质分离和蛋白质分析鉴定；后期的数据处
理与分析。生物化学、细胞生物学和分子生物学技
术是样本提取纯化的基础，由 Emmert Buck等 发
明的激光捕获微切割(1aser capture microdiscction，
LCM)等新技术为样品制备提供了更精确和完备的
方法。蛋白质分离、分析和鉴定是蛋白质组学技术
的核心部分，而后期的数据分析是对其必不可少的
辅助 。目前，用于蛋白质分离的技术主要有双向
凝胶电泳(2一dimensional gel electrophoresis，2DE)和
色谱分离技术等。用于蛋白质鉴定的技术有质谱技
术(mass spectrometry，MS)、氨基酸组成分析和 N末
端测序法等。此外，生物信息技术在后期的数据分
析中起到至关重要的作用。目前，蛋白质双向电泳
技术、质谱分析、蛋白质组生物信息已成为蛋白质组
研究技术的三大支柱。还有近几年发展起来的蛋白
质微阵列技术、同位素编码的亲和标签技术、分子扫
描技术等已逐渐成为研究蛋白质组学的技术平台。
蛋白质组学研究之所以取得巨大进展，与现代技术
平台的建立有着不可分割的关系。
2 分离检测技术最新进展
2．1 蛋白质分离技术
2．1．1 样品制备
样品制备是双向凝胶电泳分离蛋白质能否成功
的关键，直接关系到最终的研究结果。以往常用的
蛋白质一步提取技术在完全溶解细胞中的蛋白质
(特别是疏水蛋白质)以及蛋 白质的分离效果等方
面存在缺陷，现可通过进行样品预分级，即采用各种
方法将细胞或组织中的全体蛋白质分成几部分，分
别进行蛋白质组研究来解决上述问题。该方法不但
提高了分离效果，而且对鉴定蛋 白质提供更多的信
息。样品制备过程为：对细胞、组织等样品进行破
碎、溶解、失活和还原，断开蛋白质之间的连接键，提
取全部蛋白质，除去非蛋白质部分。对溶解性差的
蛋白质如膜蛋白等还需要添加破膜剂、兼性离子表
面活性剂等以增加蛋 白质的溶解度，提高提取
率 。
LCM是 目前新发展的在组织水平上进行蛋 白
质组样品制备的技术。主要应用于对临床组织样品
进行研究，寻找疾病标记，并较好地解决了组织细胞
异质性问题。缺点是分离能力有限，微切割通常只
能得到25 000—100 000个细胞，而质谱鉴定时蛋白
质应该在0．1—1．0 f(10 )mol之间 J，因此在实
际研究中也限制了它的应用。
2．1．2 蛋白质双向凝胶电泳(2DE)技术
自1994年蛋白质组学这一概念提出后 ，分离蛋
白质的2DE技术也随之成为生物研究的热点技术，
并在蛋白质组研究中形成了不可替代的地位，这主
要归功于其高分辨率和同时具备微量分析和制备的
功能。2DE的原理如下：首先根据其等电点(pI)的
不同在 pH梯度胶中等电聚集 ，进行第一次分离，然
后转90。按照分子量大小在SDS．聚丙烯酰胺凝胶电
泳(SDS—PAGE)中进行第二次分离。一般采用垂直
电泳或水平电泳，两种方法的试验结果没有明显差
别，均适用于分子质量为 10—150 kD的蛋白质。
1982年 Bjelqvist等 开始采用固相 pH梯度胶
(imm0bilized pH gradients，WG)。与传统两性电解
质载体在电流作用下形成 pH梯度不同，IPG由丙烯
酰胺衍生物与聚丙烯酰胺共价聚合而成固相 pH凝
胶梯度，消除了传统 IEF阴极漂移问题 ，具有快速、
重复性好等优点u 。
经2DE分离后，通常要对分离后的蛋白质斑点
检测。凝胶染色中除传统的考马斯亮蓝染色、同位
素自显影和银染外，还发展了胶体考马斯亮蓝染色，
胶体银染、锌染、负染和荧光染色技术 ，具有检测灵
敏度高(可达 ng级)，操作简单、安全，对环境污染
小，染色背景低，与质谱鉴定相匹配等特点 J。但
研究目的不同，方法也应有所选择。若对蛋白质斑
点进行定性分析鉴定，用银染、考马斯亮蓝染色；若
进行蛋白质定量、半定量分析，就需要选择其他染色
法。近几年，随着图像分析系统的发展，荧光染色技
术更多的应用于定量蛋白质组研究。扫描染色的电
泳图经计算机处理，可得到相应样品的2DE电泳图
谱。比较它们的2DE电泳图谱，可获取在相应生理
或病理生理条件下发生改变的蛋白质的信息。2DE
后凝胶上的蛋白质可以切割分离纯化，用以进一步
的分析鉴定 ¨。
2DE可使我们较快地获取样本整个蛋白质组大
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 常俊丽等：蛋白质组学分离检测技术研究进展
量蛋白质变化、分布的宏观信息，同时也可以借助后
续的方法进行微观分析。此外，它还具有高通量的
优势。2DE也有其自身局限性，主要在于：低拷贝数
蛋白质得不到检测；部分蛋白(如膜蛋白)不溶于样
品缓冲液而丢失；分子量过大(>200 kD)或过小
(<10 kD)蛋白质不易分离；极端酸性和极端碱性
的蛋白质在电泳过程中丢失；手工操作，不利于大规
模分析等 ，引。
如何提高 2DE的分离容量、灵敏度、分辨率和
对蛋白质差异表达的准确检测是目前 2DE技术发
展的关键。最新设计的第一相电泳采用窄 pH梯度
胶分离以及与 2DE相结合的高灵敏度染色技术，如
新型的荧光染色技术，很大程度上提高了2DE的可
靠性和可重复性。但2DE分离能力有一定限度，它
和质谱技术的连用已成为瓶颈。因此，目前国际上
开始重视研究 以色谱／电泳．质谱为主的技术平
台【l引。差异凝胶电泳技术(diference gel eleetropho—
resis，DIGE)是解决蛋白质差异表达检测的重要方
法之一，是双向电泳技术的新发展。该方法通过在
电泳前用不同的荧光染料标记要进行比较的样品，
再将差异标记的样品混合后在同一块胶上进行电
泳，然后用不同的波长分别来检测荧光，从而实现在
同一块凝胶上表现不同样品的差异。该方法完全排
除了由于电泳的重复性问题可能导致的误差，大大
提高了结果的可信度。但对于不含赖氨酸的蛋白质
检测效果较差，并且被标记上的蛋白质由于相对分
子质量变大而在电泳图上向分子量大的方向移动，
给后面的质谱分析带来一定的问题 J。
2．1．3 色谱分离技术
近年来，色谱技术的发展为蛋白质和多肽或亚
基的分离分析提供了新的手段。色谱技术是利用各
种物质在固定相和流动相之间不同的分配系数，使
其在相对运动着的两相间经反复多次分配，以不同
速度移动，从而获得分离的方法。按两相状态来分
类，有气相色谱法(gas chromatography，GC)和液相
色谱法(1iquid chromatography，LC)两种，而其中的
LC是蛋白质组学非凝胶蛋白分离技术中最常用的
方法。单一的液相分离技术常不能满足复杂蛋白质
复合物分离的需要，多维液相分离系统则在技术上
弥补了单一的液相分离技术的不足。多维液相分离
系统是两种或两种以上具有不同分离原理特性的液
相分离方法的优化和组合，它有效地提高了系统对
样本的分辨率和峰容量。此外，多维液相分离系统
还具有快速、高通量、自动化、重复性好等优点【l引。
常见的多维液相分离系统有二维液相色谱(two．di—
mensional liquid chromatography，2D—LC)、二维毛细
管电泳(two·dimensional capilary eleetrophoresis．2D—
CE)、液相色谱一毛细管电泳(LC—CE)等。色谱技术
除了直接对蛋白分离分析外，常与质谱技术联用。
如 Opiteck等 ¨首次报道多维色谱整合质谱技术
(MS)分析蛋白质混合物，Washurn等 ¨在多维 LC—
MS／MS的基础上，提出了 MudPIT(multidimensional
protein identifcation technology)方法，成功分离和鉴
定了酵母中 1 484种蛋白质，这其中还包括一些低
丰度的调控性蛋白激酶。Nielsen等 ¨应用 LC—MS／
MS技术成功分离鉴定了海马组织中的 1 685种蛋
白质。
毛细管电泳(CE)作为一种最新的色谱分离技
术，将经典电泳技术与现代微柱分离有机结合，目前
已广泛应用于蛋白质的高效分离分析。与经典电泳
相比，CE由于其侧面 截面积大，散热快，能克服
由于焦耳热引起的谱带展宽，且可承受高电压，因此
分离效率提高，柱效可达几百万乃至几千万理论塔
板数／m以上【l7 J。CE在蛋白质组分析中用于蛋白
质肽图的建立与蛋白质鉴定、物化常数分析、蛋白质
动力学研究、样品定性定量检测与微量制备等方面。
CE有很多灵敏的检测技术，如紫外检测、荧光检测、
化学发光检测等。应用于蛋 白质组研究中的 CE技
术主要包括毛细管区带电泳(capilary zone electro—
phoresis，CZE)、毛细管等电聚焦电泳(capilary iso．
eletrie focusing，CIEF)、毛细管凝胶 电泳(capilary
gel eleetrophoresis，CGE)和胶束 电动毛细管层 析
(mieelar eleetrokinetie eleetrophoresis ehromatogra·
phy，MECC)等 引¨。CZE主要依据不同蛋白质的电
荷质量比差异实现分离。经 CZE分离人血清蛋白、
尿蛋白可得到 10几个组分，可溶性小麦蛋白可得到
30—40个组分，分离效果与传统 SDS．PAGE电泳基
本相当。CIEF依据蛋白质等电点不同在毛细管内
形成 pH梯度实现分离。CIEF与电喷雾离子化质
谱 (eleetrospray ionization mas spectrometry，ESI．
MS)或电喷雾离子化·傅立叶变换 回旋共振质谱
(eleetrospray ionization fourier transform ion cyclotron
resonance mass spectrometry，ESI—YFICR·MS)相结合
进行双向蛋白质分析，分离效果与 2DE结果相关性
良好u引。CE对蛋白质的分离与 2DE比较，可以实
现在线自动分析，并可用于分子量范围不适于 2DE
的样品分析。此外，CE还具有灵敏度高，速度快，样
品需求少，成本低，种类多，分离范围广等优点。缺
维普资讯 http://www.cqvip.com
武 汉 植 物 学 研究 第24卷
点在于复杂样品的分离尚不完全。
以上技术的不断完善和成熟为蛋白质组的分
离、分析和鉴定提供了有力的平台。
2．2 蛋白质鉴定技术
2．2．1 氨基酸组成分析
氨基酸组成分析在早期蛋白组学研究中有所应
用，是一种传统的蛋白质化学分析法，其可提供蛋白
质一级结构信息。原理是用酸水解蛋白质，测定蛋
白质中各氨基酸所占摩尔百分数(％)或各氨基酸
的摩尔比率，将测得的数据与数据库中已知蛋白总
的理论值比较，得出匹配分数值，分数值越小，表示
与真正蛋白质越接近。该方法具有经济、快速等优
点，但灵敏度较低 J。此外也可采用放射性标记法
和蛋白酶水解法，Edman降解法也可测定氨基酸的
组成。
2．2．2 质谱技术
生物质谱技术(bio—mass spectrometry)是近年来
迅速发展起来的一种鉴定生物大分子的技术。质谱
技术在蛋白质组研究中主要用于蛋白质的鉴定，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。质谱技术的基本原理
是使样品分子离子化后，根据不同离子间的质荷比
(m／z)的差异来分离并确定相对分子质量。根据离
子化源的不同，质谱主要可以分为基质辅助的激光解
吸质谱(matrix assisted laser desorption ionization m88
spectrometry，MALDI—MS)和ESI—MS两大类。
MALDI—MS是将作为离子源的 MALDI和分析
检测的飞行时间质谱连用，主要用于获取蛋白质或
肽的质量数据。MALDI—MS的主要优点在于：操作
较为简便；自动化程度高，保证了实验的精确性；灵
敏度高，可以检测出1O～18 tool级的蛋白质 J。在
此基础上改进的基质辅助激光解吸电离飞行时间质
谱(matrix—associated laser dissociation／ionization time
of flight mass spectrome町，MALDI—TOF—MS)可大大
提高鉴定的特异性和准确性，现已成为许多实验室
选择的蛋白质谱鉴定方法，但该方法对低分子量蛋
白质的鉴定效果不好【2 。表面增强激光解吸离子
化飞行时间质谱(SUlkate—enhanced laser desorption／
ionization time of flight mass spectrometry，SELDI—
TOF．MS)是在 MALDI—TOF—MS基础上进一步改进
的质谱技术，其在蛋白质检测和鉴定方面有着独到
之处 】。它的主要优势在于：可以直接用未经纯化
的样品分析，如血液、尿液、关节腔液等；样品用量少
(最少 0．5～5 )，灵敏度高，有利于检测出低丰
度、小分子量的蛋白质；高通量，便于自动化，可以同
时快速发现多个生物标志物；可测定疏水蛋白质特
别是膜蛋白等。
ESI—MS是鉴定蛋白质的又一重要平台，是美国
耶鲁大学Fenn教授和他的同事在2O世纪8O年代
后期提出的。ESI—MS是在质谱进样端的毛细管柱
出口处施加一高电压，利用高电场使从毛细管流出
的液体雾化成细小的带电液滴，并在干燥或气流等
的作用下，使液滴崩解为大量带一个或多个电荷的
离子，最终使分析物离子化并以带单电荷或多电荷
离子的形式进人质量分析器。ESI的特点是产生高
电荷离子而不是碎片离子，其所形成的多电荷离子
可以直接用来准确地和高灵敏度地确定多肽与蛋白
质的分子量 J。ESI—MS的最新发展是电喷雾电离
四极杆飞行时间质谱(electrospray ionization quadru—
pole time—of-flight mass spectrometry，ESI—Q-TOF—MS)
技术的产生和应用，较单极四极质谱仪或离子阱
(ion trap)质谱仪有较宽的质量范围和更高的质量
准确度。混合型四极杆飞行时间质谱仪称之为 QT-
OF或 QqTOF，其质量准确度优于 5 ppm，灵敏度可
达 f(10 )tool J。ESI—MS还可以检测分子量超
过200 kD的蛋白质，不过当分子质量超过 100 kD
时，由于多电荷峰难以分辨而使分析非常复杂。
在应用中，MALDI—MS常和 2D凝胶电泳联用，
ESI—MS常和LC联用 引¨。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。
2．2．3 同位素编码的亲和标记技术
同位素编码 的亲和标记(isotope—ceded afinity
tag，ICAT)技术是近几年发展起来的一种用于蛋白
质分离分析的新技术 J。由于2DE技术不能对分子
量极高或极低、等电点极酸或极碱和含量低的蛋白质
以及膜蛋白质等进行有效分离，而同位素译码的亲和
标签技术弥补了2DE技术的上述不足，使其在蛋白
质组学中的应用越来越广泛。ICAT技术是利用一种
新的化学试剂一同位素亲和标签试剂，预先选择性地
标记某一类蛋白质，经分离纯化后，再用质谱鉴定。
并根据质谱图上不同ICAT试剂标记的一对肽段离子
的强度比例，定量分析它的母体蛋白质在原来细胞中
的相对丰度。ICAT技术与目前其他蛋白质组学的研
究方法相比，有如下优点：可对膜蛋白进行鉴定和定
量；降低了蛋白质混合物的复杂性；可得到不同状态
下蛋白表达量的变化比例；可鉴定和定量含有多个半
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 3期 常俊丽等：蛋白质组学分离检测技术研究进展
胱氨酸残基的蛋白质；任何促进蛋白质溶解的试剂均
可使用；能够直接鉴定和测量低丰度蛋白质 。由
于采用了一种全新的化学试剂——ICAT试剂，同时
结合了液相色谱和串联质谱，因此使蛋白质组分析更
趋简单、准确和快速。目前，ICAT技术已成为一种重
要的定量蛋白质组分析技术。
2．2．4 分子扫描技术
标准的2DE／MS蛋 白质组分析方法受限制于
2DE的通量，特别是无法平行地分析大量样品，需要
个别地纯化样品，再用 MS分析。分子扫描技术能
对 2DE的各蛋 白质斑点同时消化，然后电转移至
PVDF(polyvinylidene fluoride)膜，该膜直接用特种
MS扫描，得出肽质量指纹图谱。这些数据可以充分
地诠释 2DE图谱 。该技术在很大程度上实现了
高通量与检测一体化，在同一实验中，完成了高通量
的消化、转移、鉴定与成像一系列过程，较大减少了
蛋白质样品的丢失。分子扫描技术有如下优点：可
进行多个蛋白质交叉斑点的鉴别；可对蛋白质翻译
后修饰进行分析；在扫描图上，可自动呈现多色标记
的不同的潜在修饰蛋白；蛋白质产物点阵均无需染
色，MS强度起着“染色剂”的作用；该技术可检测到
p(10 )mol水平 圳。
2．3 蛋白质组生物信息学
生物信息学(bioinformatics)是在生命科学、计
算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新
兴交叉学科，是运用数学与计算机科学手段进行生
物信息的收集、加工、存储、分析与解析的科学，它是
由数据库、计算机网络和应用软件 3大部分组成。
生物信息学的发展给蛋白质组研究提供了更方便、
更有效的计算机分析软件。蛋白质质谱鉴定软件和
算法软件发展迅速，而最近发展的通过质谱数据直
接找寻基因组数据库，使质谱数据可直接进行基因
注释，用以判断复杂的拼接方式。如基于肽质量指
纹图谱(peptide mass fingerprinting，PMF)的数据库
分析软件 MS Fit，Peptdent，Mowse，Peof Found和
Peptide Search等。另外，利用肽序列标签(peptide
sequence tag)的蛋白质从头测序技术分析软件也十
分引人注目。
蛋白质组数据库是蛋白质组研究水平的标志和
基础。瑞士的 SWISS—PROT是拥有 目前世界最大、
种类最多的蛋白质数据库，丹麦、英国、美国等也建
立了各自的蛋白质组数据库。蛋白质数据库储存了
有机体、组织或细胞所表达的全部蛋白质信息，通过
用鼠标点击双向凝胶图谱上的蛋白质斑点，可显示
该蛋白质的相关信息 ，并使蛋白质的鉴定成为可能。
目前主要通过基因组数据库，创建蛋白质数据库，对
蛋白质翻译后修饰的类型进行分析，使每种蛋白质
与其基因匹配起来，并结合现有蛋白质研究的各种
信息，建立完整的蛋白质组数据库 。
我们实验室在国家 863计划“小麦储藏蛋白相
关基因的分离与表达研究项目(2002AA224031)”、
973研究项目“重要农作物品质性状功能基因组学
与分子改 良的研究(2002CB111300)”子课题、国家
自然科学基金“分离克隆 Tritordeum组织特异性启
动子(30370807)”等课题的支持下通过蛋白质组学
的研究结合生物信息学的探索，获得了 HMW—GS
基因及其突变体、pin基因的转基因硬粒小麦
和1Dx5转基 因普通小麦。硬粒小麦不含 D基因
组，这些转基因材料的获得，为从分子水平研究由D
基因组编码的 1Dx5、pin基因对小麦品质形成机理
的影响提供了条件；获得了人工构建的具有不同中
间区段长度的高分子量麦谷蛋 白(HMW—GS)1Dx5
人工突变体转基因普通小麦；鉴定出HMW—GS及籽
粒硬度相关基因的新等位基因；分析了400多份普
通小麦及5O份中国特有小麦材料，确定了 12个新
的 HMW—GS等位基因；从山羊草属植物中克隆了14
个pin基因、42个 GSP基因；提出了将磨粉品质和
面包品质基因结合起来研究麦类作物品质构成的分
子模型，即从籽粒硬度和面筋强度两方面来研究
1Dx5和pin基因对小麦品质的影响，建立籽粒硬度
(硬质和软质)和面筋强度(强、中和弱筋)不同组合
的6种遗传材料；从分子水平上揭示pin和 HMW—
GS协同作用对小麦品质影响的可能机理(图 1)。
加工品质 烘烤品质 品质模型 不同用途
图 1 pin和 HMW-GS协同作用对小麦
品质影响的可能机理
Fig．1 The possible mechanism ofpin and HMW—
GS interaction on the the wheat quality
3 展望
目前，蛋白质组学还处于初期发展阶段，蛋白质
维普资讯 http://www.cqvip.com
武 汉 植 物 学 研 究 第24卷
组研究技术体系的建立和优化与改进仍是蛋白质研
究的主要目标之一，近年来这方面的研究工作进展是
显著的。作为蛋白质组学核心技术的分离检测技术
也已得到了突飞猛进的发展，出现了大量灵敏度更
高、更有效的检测方法。色谱、质谱、芯片技术等也正
得到普遍的应用，很多新技术如 DIGE和 ICAT技术
也为蛋白质组学研究提供了很好的手段。此外，蛋白
质组学与其他学科特别是基因组学、转录组学、代谢
组学和生物信息学也将日益交叉和结合，为研究生命
现象的规律和本质提供更有效的研究平台。
蛋白质组研究还存在一些不尽人意的地方，其
分离检测技术仍有待进一步提高，但它必将不断深
入发展，并在揭示诸如生长、发育和代谢调控等生命
活动的规律上有所突破，并对重大疾病的机理、疾病
诊断、疾病防治和新药开发等领域提供重要的理论
依据。作为一门新兴学科蛋白质组学给人类展示了
一 幅美好的前景，使人们有理由相信在不久的将来，
人类将攻克许多现代医学所无法攻克的疾病和阐明
现代农业无法完全明了的育种分子机制。
参考文献：
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
[1O]
Wilkins M R，Pasquali C，Appal R D，Ou K，Golaz 0，Sanchez
J C，Yan J x，Gooley A A，Hu c8 G，Humphery—Smith I，Wil-
liams K L．Hochs仃asBer D F．From proteins to proteomes：large
scale protein identification by two-dimensional electrophoresis and
amino acid analysis[J]．B／otec~，1996，14：61—65．
李明珠，张部昌。黄留玉．蛋白质组学中的分离检测技术[J]．
生物技术通讯，2005。16(1)：93—95．
李倩，廖 尚英．差异蛋 白质组学在筛选肿瘤标记中的应用
[J]．生物学通报，2OO4，39(11)：15一l7．
International human genome sequencing consortium (Corespond-
ing authors：Gonins F S，Lander E S，Rogers J，Waterston R
H)．Finishing the euchromatic sequence of human genome[J]．
Nature。2004，431：931—945．
Enane~-Buck M R，Bonner R F，Smith P D，Chuaqul R F，
Zhuang Z，Goldstein S R，Weiss R A，Liotta L A．Laser capture
micredisection[J]．Sc／eace，1996，274：998一l 001．
陈姗．蛋白质组学研究方法[J]．肾脏病与透析肾移植杂志，
2o05。14(1)：52—58．
马云彤．蛋白质组研究进展[J]，西安联合大学学报，2004，7
(5)：l4一l6．
赵晓峰，王舒 ，石学敏．蛋白质组学研究技术进展[J]．北京
生物医学工程，2005，24(1)：74—78．
Bjelqvist B，Ek K，Risheti P G，Gianazza E，Q’rg A，Wester-
meierR，PoetelW．Iseelectricfocusinginimmobilized pH g=ai-
ents：principle，methodology and 80me applications[J]．J Bio-
c^e，l成叩咖 Methods，1982，6(4)：317—339．
Fey S J，Larsen PM．2D ornot2D．Two-dimensional gel electro-
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
[19]
[2O]
[21]
[22]
[23]
[24]
[25]
[26]
[27]
[28]
phoresis[J]．Curr Chem B／d，2001，5：26-30．
GoIg A，Weis W，Dunn M J．Current two-dimensional electro-
phoresis technology for proteomice[J]．Prouorn~s，2OO4，4
(12)：3 665—3 685．
Washburn M P．Utilisation of proteomics datssets generated via
multidimensional protein identifcation technology (MudPIT)
[J]．Bri~"Funa C．enom／c Proteom／c，20O4，3(3)：280-286．
snlyth W F，Brooks P．A critical evaluation of I-IPLC—ESI-MS
and CE．ESI．MSforthe detection and determination of 8n11~ mo1．
ecules of signifcancein clinicalandforensic science[J]．E／ec-
trophores／s，2OO4。25：l 413一l 446．
Opiteck G】．L~ri8 K C．Jorgenson 】W ．Andereg8 R】．Com—
prehensive on-line LC／LC／MS of proteins [J]．AaaJ Chem，
1997。69(8)：l 518一l 524．
Washburn M P，Wolters D，Yates J R．Large-scale analysis of
the yeast proteome by multidimensional protein identification
technology[J]．NatB／oc~ no／，2001。19(3)：242—247．
Nielsen P A，Olscn J V，Pedtel~nlkov A V，Andersen J R，
Mann M。Wisniewski J R．Proteoraic mapping of brain plasma
membrane proteins[J]．Md Cell Proteomlcs，2005。4(4)：
402—408．
孟庆芳，张养军，王京兰，蔡耘，钱小红．复杂生物体系中
蛋白质高效分离分析技术的新进展[J]．色谱，2005，23(1)：
26—31．
Hu S。Dovichi N J．Capilary dectrophoresis for the analysis of
biapolymers[J]．Ana2 Chem，20O2，74：2 833-2 850．
解建勋，蒲小平。李玉珍，李长龄．蛋 白质组分析技术进展
[J]．生物物理学报，2001，17(1)：19—26．
Lim M S．Elenitoba-Johnson K S．Proteomics in pathology
search[J]．Lab lma~t，2OO4，84：l 227．
Spyroo G ，Gen L，Michael F．Limitations of current proteomics
technologie8[J]．J ChromatographyA，2005，1 077：l—l8．
Carlson S M，Najml A，Whitin J C，Cohen H J．Improving fea-
ture detection and analysis of surface-enhanced laser desorption／
ionization-time of fli咖t n1a8B spectra[J]．Proteom／cs，2005，5
(11)：2 778—2 788．
Kristensen D B。Imamura K，Miyamoto Y，Yoehizato K．Mass
spectrome tric approaches for the characterization of proteins on a
hybrid quadrupole time of flic t(QTOF)m888 spectrometer[J]．
E／e~rophores／s，2OOO，21(2)：430—439．
Carter M D．Identification of phosphorylation sites on phooducin-
like protein by QTOF n1a8B spectrometry[J]．J Biomol ，
2004，IS(4)：257—264．
SethuramanM，McCombM E，HuangH，Huang S，HelbeckT，
Costelo C E，Cohen RA．Isetopa-ceded afinity tag(ICAT)ap-
proach tDI~lox proteomica：identification an d quantitation ofoxi-
dant-sensitve cysteine thiols in conlplex protein mixtures[J]．．，
ProteomeRes，20O4，3(6)：l 228一l 233．
荣举 。许丽艳，李恩民．同位素亲和标签(1AcT)系列技术及
其在蛋白质组研究中的应用[J]．癌变．畸变．突变，2003，
l5(4)：244—248．
上官斌，虞鹏程，简少卿．蛋白质组技术研究进展 [J]．江西
科学，20O4，22(4)：260—264．
宋鑫。曹亚．蛋白质点阵／芯片技术的新进展[J]．生物化学
与生物物理进展，2001，28(6)：819—821．
维普资讯 http://www.cqvip.com