蛋白質組學研究：概念、技術及應用

譯者序
再版序
再版前言
第1章　蛋白質組學的10年
　1.1　蛋白質組學導引
　　1.1.1　蛋白質組學的含義是什麼?
　　1.1.2　事情是否會有所不同?
　1.2　技術推動了蛋白質組學的發展
　　1.2.1　蛋白質分離
　　1.2.2　質譜分析
　　1.2.3　數據解析
　1.3　蛋白質組學傳達了什麼信息?
　1.4　什麼尚不清楚?
　1.5　本書內容和相關結論
　參考文獻
第2章　基於電泳的蛋白質組樣品制備與預分級技術
　2.1　引言
　2.2　常規的樣品制備
　2.3　人為修飾
　　2.3.1　半胱氨酸的還原與烷基化
　　2.3.2　半胱氨酸的β—消除
　　2.3.3　賴氨酸的氨甲酰化
　2.4　蛋白質組學的多元化研究方法
　2.5　預分級技術
　　2.5.1　離心分級
　　2.5.2　色譜技術
　　2.5.3　電泳技術
　2.6　用於樣品預分級的其他方法
　　2.6.1　高豐度蛋白質的去除
　　2.6.2　均衡器顆粒
　2.7　結論
　參考文獻
第3章　蛋白質組學中的蛋白質鑒定
　3.1　引言
　3.2　蛋白質鑒定中有用的屬性
　　3.2.1　來源種類
　　3.2.2　蛋白質等電點
　　3.2.3　　蛋白質分子質量
　　3.2.4　部分序列或序列標簽
　　3.2.5　蛋白質氨基酸組成
　3.3　蛋白質質譜鑒定技術
　　3.3.1　用於蛋白質鑒定的top-down和bottom-up策略
　　3.3.2　MS概述
　　3.3.3　基於肽質量指紋譜鑒定蛋白質
　　3.3.4　基於多級質譜的蛋白質鑒定
　3.4　工具和網址列表
　3.5　結語
　參考文獻 　
第4章　定量蛋白質組學
第5章　一個基因，多個蛋白質
第6章　蛋臼質組成像技術
第7章　蛋白質組學的數據集成
第8章　蛋白質的相互作用
第9章　蛋白質組學在生物醫學中的應用
第10章　蛋白質組學：下一步在哪里?
圖版

10年前，本書的主編出版了蛋白質組學的第一本著作。書的名字不是《蛋白質組學》，而是《蛋白質組學研究—功能基因組學的新前沿》。旨在延續基因組分析計划，尤其是人類基因組測序計划。然而，我們中很多人已經清楚地意識到在生物學領域正在掀起一場新革命—研究重點將從DNA測序轉移到蛋白質的結構和功能、蛋白質之間以及蛋白質與其他分子(包括DNA)間的相互作用等。隨着人類和其他物種DNA測序的完成，這場科學革命變得越來越清晰。正如科學史上的許多案例一樣，以DNA技術為主導的科學研究發展最終顛覆了自己。蛋白質組學，即研究細胞和組織中全部蛋白質的科學，已和更常用的「生物多樣性」以及「系統生物學」一起，被用來命名這一新的時代。但是人們不要將蛋白質組誤解為基因組的簡單延續。盡管DNA序列是決定蛋白質一級結構必不可少的數據來源，但是這只是顯示了一個新故事的開始。相同的蛋白質在不同組織中，甚至是在同一細胞的不同定位和細胞活性狀態下，其功能也是不同的。DNA序列既不能反映蛋白質的三級結構，也不能反映細胞微環境下的蛋白質修飾，更不能揭示蛋白質的合成過程、激活以及失活等。而這些都和蛋白質的功能密切相關。蛋白質組的知識並不僅局限於從基於DNA微陣列獲得的DNA序列來推斷表達蛋白質的模式。蛋白質組促進了整個生物學界思維方式的改變。自20世紀60年代DNA結構和功能被揭示以來，在過去的幾十年里，人們一直在沿用分子遺傳學和基因組學來解釋諸如新陳代謝和生命繁衍等與生命本質相關的世紀難題。

這些解釋主要基於類似由DNA序列編寫的「程序」 基因程序。盡管這種方法有些過於簡單，但是由於很有啟發價值，大多數的生物學家對這些解釋還是認可的。由於DNA技術簡單易行，並且在當時看來很有發展前途，蛋白質物理化學，這個在20世紀50年代很活躍的研究領域，逐漸失去了活力，甚至走向了被拋棄的邊緣。在這種情況下，本書第一版和第二版的作者仍舊在不斷發展用於蛋白質以及細胞和組織中蛋白質表達分析的二維凝膠電泳與質譜技術。當人們逐漸認識到基因組學本身只能提供一維結構信息，且幾乎不能提供功能信息時，這些作者的研究已經處於生物學研究的最前沿了。

本書闡述了此領域內近10年來的進步。不僅在生物信息學和DNA數據庫的幫助下，發展了各種新技術，而且在接近體內環境下，逐步揭示蛋白質修飾和功能等難題。人們利用不斷發展的各項技術，研究了在特定組織中正常和病理狀態下細胞內的蛋白質差異。與此同時，也更加清楚地意識到如果蛋白質的結構和生物功能密切相關，必須盡可能地考慮到蛋白質的翻譯后修飾。除了研究磷酸化、糖基化、甲基化以及其他共價鍵相關的修飾外，還應該研究分子間的弱相互作用。目前人們已開始開展蛋白質一蛋白質相互作用網絡圖的研究工作。所有這些方面的研究產生了大量的數據，這也進一步揭示了功能調控的復雜性。這些相互作用網絡如何被調控?它們如何協同作用從而產生可見的功能化?對於這個問題，不會有類似於基因編碼那樣，可以用·。從細菌到大象均相同」這個諺語來簡單地回答。而是針對具體問題會有特定的模型。已經有一些模型應用於臨床和藥物開發。將來，當個性化的基因組和個性化蛋白質組都變為現實后，人們將發展個性化的醫療。

正如George Klein在一次「癌症中細胞通路可能被擾亂」的討論會中提到的那樣「生物學家不僅要接受與復雜性共存的事實，更應該愛上復雜性」。他同時引用了TonyPawson在細胞信號轉導中的一句話「我們看到的復雜性在其本身真正的復雜性面前顯得微不足道」。

本書中講述的蛋白質組學將幫助生物學家愛上這種「復雜性」。本書將通過講述新出現的問題、介紹新的技術和理論工具以激勵生物學家發展更高效的方法來解決這一領域內的諸多新問題。