耿燁

摘 要：隨著生物基因組序列的研究不斷深入，研究人員基本完成了人類的基因測(cè)定圖序列，同時(shí)也基本掌握了基因編碼過(guò)程，與此同時(shí)多數(shù)蛋白質(zhì)組學(xué)研究提出觀點(diǎn)，即基因作為生物遺傳信息的攜帶者，它并不能充分地展現(xiàn)人體以及組織或細(xì)胞的完全功能，最終生命的執(zhí)行者則是基因表達(dá)產(chǎn)物——蛋白質(zhì)，誠(chéng)然生物體蛋白質(zhì)的合成是受多種因素影響的，從蛋白質(zhì)水平研究生物功能夠更準(zhǔn)確地反映細(xì)胞、組織亦或是有機(jī)體的動(dòng)態(tài)改變，所以，蛋白質(zhì)組學(xué)把基因組學(xué)作為基礎(chǔ)向后基因組時(shí)代邁進(jìn)。

關(guān)鍵詞：SDS-PAGE凝膠電泳 蛋白質(zhì)組學(xué) 體育科學(xué)

中圖分類號(hào)：G804.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2813（2016）03（a）-0153-02

從20世紀(jì)90年代初以來(lái)，隨著科技創(chuàng)新的大潮下，生命科學(xué)的研究蓬勃發(fā)展了起來(lái)，提出了新的概念和新的學(xué)科，基因組學(xué)（genomics）、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（transcriptomics）和代謝組學(xué)（metabonomics）等等在這時(shí)興起。轉(zhuǎn)錄組學(xué)是在基因的轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后的蛋白質(zhì)翻譯與修飾兩個(gè)水平上研究基因的功能，蛋白質(zhì)組學(xué)也同屬這一過(guò)程[1] 。蛋白質(zhì)是生命締造者同時(shí)也是運(yùn)動(dòng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，它是細(xì)胞從增殖、分化、衰老和凋亡等一列過(guò)程中生命活動(dòng)的執(zhí)行者，其生理功能的改變以及病理性的變化通常由蛋白質(zhì)的群體甚至整體共同完成。對(duì)蛋白質(zhì)這一體系的深入認(rèn)識(shí)，尤其是蛋白質(zhì)組的認(rèn)1識(shí)有助于理解和揭示體育活動(dòng)的客觀規(guī)律。

1 蛋白質(zhì)組學(xué)及其研究技術(shù)

1.1 蛋白質(zhì)組學(xué)

“proteome”（蛋白質(zhì)組）一詞產(chǎn)生于20世紀(jì)90年代，最早由學(xué)者M(jìn)arc Wilkins提出，其含義是指一種細(xì)胞、一種生物或一種組織所表達(dá)的全套蛋白質(zhì)[2-3]。21世紀(jì)初，《自然》和《科學(xué)》雜志公布了人類基因序列組草圖，并對(duì)蛋白質(zhì)組的現(xiàn)狀和前景進(jìn)行了分析，有效地推動(dòng)了蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究非常強(qiáng)調(diào)全面性，對(duì)于蛋白質(zhì)物的分析，突破了傳統(tǒng)的單個(gè)研究模式，更加強(qiáng)調(diào)研究的全面性、規(guī)模性和靈敏性，因此，更加有效地提高對(duì)于生命活動(dòng)規(guī)律的研究。在體育科學(xué)層面，非常注重對(duì)運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)方面的研究，之所以學(xué)者們花費(fèi)大量的精力來(lái)研究運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)，是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，尤其是與人們的發(fā)育、神經(jīng)活動(dòng)等息息相關(guān)，不同的活動(dòng)與細(xì)胞蛋白質(zhì)之間產(chǎn)生集合，從而推動(dòng)了人們對(duì)于細(xì)胞蛋白的研究，也推動(dòng)了基礎(chǔ)生命科學(xué)研究。

蛋白質(zhì)與基因組的研究?jī)?nèi)容上存在很大的差異，蛋白質(zhì)組學(xué)的研究靈活性較強(qiáng)，基因組學(xué)研究穩(wěn)定性較強(qiáng)，通過(guò)研究基因間的互動(dòng)，探究?jī)?nèi)外部環(huán)境變化所產(chǎn)生的結(jié)果變化，從而提高研究的水平和質(zhì)量。目前，其在體育科學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中于以下的內(nèi)容，即在生理?xiàng)l件正常情況下蛋白質(zhì)組圖譜及其數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、比較分析運(yùn)動(dòng)前后正常生理變化下哪些蛋白質(zhì)組發(fā)生改變、通過(guò)分析比較不同環(huán)境蛋白質(zhì)組的變化，發(fā)現(xiàn)出特定功能的蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)群。這使得蛋白質(zhì)組學(xué)及其相關(guān)研究對(duì)揭示生命活動(dòng)規(guī)律提供了重要的理論基礎(chǔ)。

1.2 蛋白質(zhì)組學(xué)研究的基本技術(shù)路線

蛋白質(zhì)組學(xué)研究的基本技術(shù)路線如圖1所示。

1.3 蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)

合成生物組織或成分細(xì)胞所含的蛋白質(zhì)數(shù)量非常多，通過(guò)進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)研究，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的有效分離，另外，還可以加強(qiáng)對(duì)生物組織和細(xì)胞全套蛋白質(zhì)的鑒定水平[7]。為了提高對(duì)蛋白質(zhì)的分離和鑒定水平，必須不斷地提高研究技術(shù)和方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)更好地處理。（見(jiàn)表1）

其中2DE-MS：雙向凝膠電泳+質(zhì)譜；LC-MS：液相色譜+質(zhì)譜；SELDI-MS：表面激光電離+質(zhì)譜；GE-MS：毛細(xì)管電泳+質(zhì)譜；SDS-PAGE-LC-MS/MS：?jiǎn)蜗蚰z電泳+液相色譜+串聯(lián)質(zhì)譜；MALDI-MS：基質(zhì)輔助激光解吸+質(zhì)譜；Protein-binding arrays：蛋白質(zhì)陣列。

其中，最主要的兩個(gè)技術(shù)是雙向凝膠電泳（2D-PAGE）和質(zhì)譜（MS） 鑒定，因?yàn)橛械姆椒ㄖ荒苓m用于有限的應(yīng)用之中，這主要是由于每一種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和弊端都是非常明顯的。蛋白質(zhì)組學(xué)的研究技術(shù)是非常多元化的，但是綜合分析它的技術(shù)過(guò)程，主要包括以下幾個(gè)部分的內(nèi)容，即搜集樣品、分離蛋白、檢測(cè)質(zhì)譜、了解信息和病理分析等內(nèi)容[8，9]。

近年來(lái)，蛋白質(zhì)組技術(shù)獲得了極大地發(fā)展，并有效地實(shí)現(xiàn)了與體育科學(xué)的結(jié)合，對(duì)于差異性蛋白質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)也不斷地提高，有效地推動(dòng)了對(duì)于運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練下蛋白分子的研究。

2 SDS-PAGE技術(shù)在體育科學(xué)中的研究

20世紀(jì)70年代初，二向電泳中使用了十二烷基磺酸鈉（SDS）[11-13]，使得二向電泳基本上根據(jù)蛋白質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量來(lái)分離，并極大地推動(dòng)了現(xiàn)代二向凝膠電泳的研究。

20世紀(jì)70年代，O′Farrell等學(xué)者重點(diǎn)研究了二向凝膠電泳，并有效地提高了他的分辨率。 [14-16]。2D電泳技術(shù)作為比較發(fā)達(dá)的一種分離技術(shù)，提高了對(duì)蛋白質(zhì)分離的水平和效果，能夠有效地分解1 000個(gè)以上的蛋白質(zhì)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)環(huán)境較好條件下能分離出11 000個(gè)左右的蛋白質(zhì)點(diǎn)。目前SDS-PAGE技術(shù)多數(shù)用于臨床疾病中對(duì)尿液、血液等的分離，通過(guò)對(duì)比顯影后X膠片條帶的不同用于相關(guān)疾病的鑒別。

它被大量應(yīng)用于測(cè)試運(yùn)動(dòng)員的興奮劑含量，邢延一等人[17]利用SDS-PAGE等電聚焦電泳及免疫雙印跡技術(shù)對(duì)促紅細(xì)胞生成素受體激動(dòng)劑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)后尿樣的檢測(cè)，這使得基于尿液直接利用質(zhì)譜技術(shù)再次分離尿液中蛋白質(zhì)再進(jìn)行質(zhì)譜技術(shù)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語(yǔ)

在體育研究領(lǐng)域蛋白質(zhì)組學(xué)的應(yīng)用尚處于初步發(fā)展階段，它可以深入了解在運(yùn)動(dòng)中表達(dá)及合成的蛋白質(zhì)的改變，闡釋蛋白質(zhì)合成的生理機(jī)制。

蛋白質(zhì)組學(xué)為運(yùn)動(dòng)員的活動(dòng)提供了極大地幫助，即運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行器械選擇的過(guò)程中，它將起到積極的作用，同時(shí)，對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力和適應(yīng)能力也具有積極的作用。雖然目前蛋白質(zhì)組學(xué)的整體研究技術(shù)還處于初步階段，存在各種各樣的不足以及結(jié)果重復(fù)性低的實(shí)際因素，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也存在著如操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)要求高、靈敏度與準(zhǔn)確性欠佳等，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)及生物信息學(xué)/基因組學(xué)的發(fā)展，將極大地推動(dòng)與蛋白質(zhì)相關(guān)的研究的發(fā)展與繁榮。

參考文獻(xiàn)

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[3] Swinbanks D.Government backs proteome proposal[J]. Nature，1995，386：653.