第十一章新技术和新进展

New technique & New progress

重组重组 DNADNA 技术技术Recombination DNA Technology

第一节

生物技术工程包括 : 基因工程、蛋白质工程、 酶工程、细胞工程等

基因工程 ---- 实现基因克隆所采用的方法 及相关的工作称基因工程 ,

又称重组 DNA 工艺学。目的 ① 分离获得所需要的基因或 DNA 序列； ② 获得所需要或有价值的基因表达产物 ( 蛋白质 )

一 DNA 重组的概念

• 相关概念相关概念– DNA 克隆– 工具酶– 目的基因– 基因载体

• 基本原理基本原理 目的基因的获取 克隆载体的选择和构建 外源基因与载体的连接 DNA 导入受体菌

重组体的筛选 克隆基因的表达

应用酶学的方法 , 在体外将各种来源的遗传物质( 同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工的 DNA) 与载体 DNA 接合成一具有自我复制能力的 DNA 分子 ( 复制子 replicon) ，继而通过转化或转染到宿主细胞，筛选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增提取获得大量的 DNA 分子。 也称基因克隆基因克隆或重组 DNA (recombinant DNA)

二、 DNA 克隆

简单地说1. 克隆（ clone ）：纯的无性繁殖系统2. 纯化繁殖 DNA 就称为 DNA 克隆（ DNA cloning ）或分子克隆 （ molecular cloning ）3. 基因的纯化繁殖就称为基因克隆（ gene cloning ）4. 体外重组 DNA 的基本程序 如下图；

• 重组 DNA 技术简单概括为： “分、切、接、转、筛”1、目的基因的获取2、基因载体的选择与构建3、目的基因与载体的拼接4、重组 DNA 分子导入受体细胞5、筛选并无性繁殖含重组分子的受体分子 （转化子）

以以质质粒粒为为载载体体的的 DDNANA克克隆隆过过程程

三、 工具酶三、 工具酶• 限制性核酸内切酶• DNA 聚合酶 I

• 逆转录酶• T4DNA 连接酶• 碱性磷酸酶• 末端转移酶• Taq DNA 聚合酶

限制性核酸内切酶(restriction endonuclease , RERE)

定义： 识别 DNA 的特异序列 , 并在识别位点或其周围 切割双链 DNA 的一类内切酶

分类：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ

GGATCCCCTAGG

GCCTAG

GATCC G++

BamHⅠBamHⅠ

Ⅱ 类酶识别序列特点—— 回文结构

切口 ：平端切口、粘端切口

GGGGAATTCCCCCCCCTTAAGGGG

5’

5’

++

平端切口平端切口

BamHⅠBamHⅠ

GTCCAG

GCCTAG

GATCC G

GGATCCCCTAGG

HindⅡHindⅡ

GTCGACCAGCTG

GACCTG++

粘端切口粘端切口

几种最常用的限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶名称 识别序列和切割点

BamH I G↓GATCC

Cla I AT↓CGAT

EcoR I G↓AATTC

Hind AⅢ ↓AGCTT

Hind GTPyⅡ ↓PuAC

Kpn I GGTAC↓C

Not I GC↓GGCCGC

Pst I CTGCA↓G

Sal I G↓TCGAC

Sau3A I ↓GATC

Sfi I GGCCNNNN↓NGGCC

Sma I CCC↓GGG

Xba I T↓CTAGA

Xho I C↓TCGAG 

DNA 重组技术中最常用的工具酶 酶 主 要 用 途 限制性核酸内切酶 识别 DNA 特定序列，切断 DNA 链 DNA 聚合酶 I ① 缺口平移制标记 DNA 探针 或其大片段（ Klenow ） ②合成 cDNA 的第二链 ③ 填补双链 DNA3¹ 凹端 ④DNA 序列分析 耐热 DNA 聚合酶链反应（ PCR ） （如： Taq DNA ）聚合酶 DNA 连接酶 连接两个 DNA 分子或片段 多核苷酸激酶 催化多核苷酸 5¹羟基末端磷酸化，制备末 端标记探针 末端转移酶 在 3¹ 末端加入同质多聚物尾 磷酸酶 切除核酸末端磷酸基 SI 核酸酶、绿豆核酸酶 降解单链 DNA 或 RNA ，使双 DNA突出端变为平端 DNA 酶 I 降解 DNA ，在双链 DNA上产生随机切口 RNA 酶 A 降解除 RNA

四、目的基因四、目的基因

• cDNA （ DNA ）

• 基因组 DNA

• 化学合成法 要求已知目的基因的核苷酸序列或其产物的氨基酸序列；

• 基因组 DNA （ G－文库） 基因组 DNA 文库 (genomic DNA library)

• cDNA cDNA 文库 (cDNA library) （ C－文库）• 聚合酶链反应 (polymerase chain reaction ， PC

R)

（一）目的基因序列的来源和分离

 

从生物组织细胞提取全部 DNA ，用物理方法（超声波、搅拌剪力等）或酶法（限制性核酸内切酶的不完全酶解）将 DNA降解成预期大小的片段，然后将这些片段与适当的载体（常用噬菌体、粘粒或YAC 载体）连接，转入受体细菌或细胞，这样每一个细胞接受了含有一个基因组 DNA 片段与载体连接的重组 DNA 分子，而且可以繁殖扩增，许多细胞一起组成一个含有基因组各 DNA 片段克隆的集体，就称为基因组 DNA 文库（ genomic DNA library ），如下图：

1. 基因组 DNA 文库

组织或细胞染色体 DNA

基因片断

克隆载体

重组 DNA 分子

含重组分子的转化菌

限制性内切酶

受体菌

基因组 DNA 文库 存在于转化细胞内由克隆载体所携带的所有基因组 DNA 的集合。

 

以 mRNA 为模板，经反转录酶催化合成 DNA ，则此 DNA 序列与 mRNA互补，称为互补 DNA 或 cDN

A(complementary DNA) ；提取出组织细胞的全部mRNA ，在体外反转录成 cD

NA ，与适当的载体（常用噬菌体或质粒载体）连接后转化受体菌，则每个细菌含有一段 CDNA ，并能繁殖扩增，这样包含着细胞全部mRNA信息的 cDNA

克隆集合体称为该组织细胞的 cDNA 文库（ cDNA lib

rary ）。

2. cDNA 文库

 3. 聚合酶链式反应（ polymerase chain reaction ， PCR ）PCR是一种模拟天然 DNA 复制过程的选择性体外扩增 DNA 或 RNA 片段的方法；PCR 也称体外酶促基因扩增，原理类似天然 DNA

复制；理论上可在 2小时内将一个 DNA 分子扩增到 106-

109倍，从而大大提高了对其进行分析研究的速度。

目的基因或序列 DNA模板； TaqDNA 聚合酶；一对脱氧寡核苷酸引物（ primers ）DNA 合成所需要的 4 种脱氧核苷三磷酸（ dNTP

s ）保证聚合酶催化反应的 Mg2+ 及缓冲液等。

(1)PCR 反应体系

(2) PCR 反应系统的组成 1．耐热 DNA 聚合酶（ Taq 酶）：这是由耐热细菌体内提取

的一种 DNA 聚合酶，可保证在 950C ， 30分钟以上不会变性失活。

2．模板 DNA ：即待分析的目的 DNA ，其长度不宜大于 10kb。

3．一对脱氧寡核苷酸引物（ primers ）：为了保证 DNA 聚合酶能够对两条互补链均能进行延伸，需要两种引物，分别位于两条互补模板 DNA 链的 3`-端。

4． DNA 合成所需要的 4 种脱氧核苷三磷酸（ dNTPs ）：用作底物的 dNTPS。

5 ．缓冲溶液：保证聚合酶催化反应的Mg2+及缓冲液等。

 

1. 在加热条件下， DNA 双螺旋解开；2. 在退火温度条件下，引物同模板结合；3. 在 TaqDNA 聚合酶， Mg2+ 及合适的缓冲液存在条件下，引物按碱基互补配对原则向 3‘ 方向延伸，至此第一轮 PCR 反应完成，靶基因由1 增加 2 个重复上述变性。4.变性、退火、引物延伸重复 20-30 个循环，靶基因拷贝数以指数形式增加至上百万倍。从而达到扩增核酸靶基因的目的。

(3)PCR 基本原理

PC

R

的反应原理

PCR 扩增产物的特异性主要由引物决定，引物的设计是 PCR 成功的关键：

• 引物位置和产物长度 根据不同目的和要求确定，长度一般在 200～ 800bp之间• 引物的长度 一般为 18～ 25bp• 末端核苷酸 3’ 端不得有任何修饰• G＋ C 含量和 Tm 值 一般在 40－ 60%之间，两条相差 2－ 3 ℃

(4) PCR(4) PCR 的引物设计的引物设计

• 模板 DNA 的变性：一般选用 95℃左右 1min ，使DNA 双链解为单链；• 复性：按引物实际情况确定适当温度，时间一般 3

0s至 1.5min ；• 延伸：一般 72 1min℃ ；• 循环数： 按初始模板浓度确定，一般 25－ 45之间。

(5) PCR(5) PCR 的主要步骤的主要步骤

(6) PCR 的主要用途 目的基因的克隆 PCR 技术是迅速获得一定量的目的基因以用于基

因克隆的有效方法之一。主要采用的方法有：① 利用特异性引物以 cDNA 或基因组 DNA 为模板，

获得已知的目的基因；② 利用简并引物从 cDNA 文库或基因组文库中获得

具有同源性的 DNA 片段；③ 利用随机引物从 cDNA 文库或基因组文库中随机

获得目的基因。

基因的体外突变• 采用随意设计的引物，在体外对基因进行嵌合、

缺失、点突变等改造。

DNA 的微量分析• 由于 PCR 技术具有高度敏感性，故可用于微

量 DNA 的分析检测。

四、 基因载体四、 基因载体

定义：定义：为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义的蛋白质所采用的一些 DNA 分子。

常用载体常用载体：质粒 DNA 、噬菌体 DNA 、病毒 DNA

克隆载体 (cloning vector)----- 为使插入的外源 DN

A 序列被扩增而特意设计的载体

表达载体 (expression vector)----- 为使插入的外源

DNA 序列可转录翻译成多肽链而特意设

计的载体

载体的选择标准载体的选择标准

• 能自主复制；• 具有两个以上的遗传标记物，便于重组体的筛

选和鉴定；• 有克隆位点（外源 DNA插入点），常具有多

个单一酶切位点，称为多克隆位点；• 分子量小，以容纳较大的外源 DNA 。

细胞染色体外能自主复制的小型环状DNA 分子；

质粒是基因工程中最常用的运载体；最常用的质粒是大肠杆菌的质粒；存在于许多细菌及酵母菌等生物中；质粒的存在对宿主细胞无影响；质粒的复制只能在宿主细胞内完成。

质粒（质粒（ plasmidplasmid））的特的特点点

五、外源基因与载体的连接

1 、粘性末端连接

方式：同一限制酶切割位点连接

配伍末端连接

3 、同聚物加尾连接 由末端转移酶作用下，在 DNA 片段末端加上同聚物序列、制造出粘性末端，再进行粘端连接。

2 、平端连接 适用于：限制性内切酶切割产生的平端 粘端补齐或切平形成的平端

4. 人工接头

由平端加上新的酶切位点，再用限制

酶切除产生粘性末端，而进行粘端连接。

人工连接头及其应

用

受体菌条件 : 安全宿主菌 限制酶和重组酶缺陷 处于感受态 导入方式：转化 (transformation)

转染 (transfaction)

感染 (infection)

六、重组 DNA 导入受体菌

直接选择法： 抗药性标记选择 插入失活法 标志补救 分子杂交法 原位杂交 Southern印迹 非直接选择法： 免疫学方法 如免疫化学方法 酶免检测法

重组体的筛选

原位杂交

（二）影响在大肠杆菌中表达外源基因的因素

• 载体因素载体因素– 质粒的拷贝数质粒的拷贝数– 启动子的强弱启动子的强弱– SDSD 序列及其周围序列序列及其周围序列– 终止序列终止序列

• 基因因素基因因素– 对质粒增殖的影响对质粒增殖的影响– 5‘5‘ 端序列的端序列的 GCGC 含量及与含量及与 SDSD 序列的互相影响序列的互相影响

• 宿主菌因素宿主菌因素– 蛋白酶突变菌株蛋白酶突变菌株

七、重组 DNA 技术应用

• 疾病基因的发现与克隆

• 生物制药

• 基因诊断

• 基因治疗

• 遗传病的预防

第二节第二节

DNADNA 序列测定序列测定

DNA 链上各脱氧核苷酸的排列顺序的确定１ .DNA polymerase 作用下的引物延伸２ . 特异性的链终止。３ .区别单碱基长度的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳方法： Sanger 双脱氧链末端终止法 ;

Maxam-Gilbert 化学降解法。

测序原理

（一） Sanger 双脱氧链末端终止法

• 原理： DNA 链中核苷酸以 3’,5’- 磷酸二酯键连接，合成 DNA 所用的底物是 2’-脱氧核苷三磷酸。 2’,

3’ddNTP 与普通 dNTP不同，它们在脱氧核糖的3’ 位置缺少一个羟基。在 DNA 聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的 DNA 链中，但由于没有 3’羟基，不能同后续的 dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的 DNA 链不能继续延伸。

• DNA 链中核苷酸以 3’,5’- 磷酸二酯键连接，合成 DN

A 所用的底物是 2’-脱氧核苷三磷酸。 2’,3’ddNTP 与普通dNTP不同，它们在脱氧核糖的 3’ 位置缺少一个羟基。在DNA 聚合酶作用下通过三磷酸基团掺入到延伸的 DNA 链中，但由于没有 3’羟基，不能同后续的 dNTP形成磷酸二酯键，因此，正在延伸的 DNA 链不能继续延伸。

• 在 DNA 合成反应混合物的 4 种普通 dNTP 中加入少量的一种 ddNTP ，链延伸将与偶然发生但却十分特异的链终止竞争，产物是一系列的核苷酸链，其长度取决于引物末端到出现过早链终止位置间的距离。在 4 组独立酶反应中分别采用 4 种不同的 ddNTP ，结果将产生 4 组寡核苷酸，它们将分别终止于模板链的 A 、 C 、 G 或 T 位置。

基本原理

• 基本步骤：　　１．制备单链模板 DNA　　２．模板与引物的结合（退火）　　３． DNA 链的延伸及终止　　４．电泳　　５．放射自显影　　６．读片

酶法测序的步骤图示

判读 DNA 序列的方法

实

例

Maxam-Gilbert 化学降解法• 化学降解法需要双链的 DNA 片段。不需要引物，

因为这种方法不是合成 DNA 片段，而是降解已有的 DNA 分子。

• 首先要标记双链 DNA 的 5’ 端，然后加入二甲基亚砜并加热到 90°C ，使双链 DNA 分子变成单链。通过凝胶电泳分离两条链，其中一条链含有更多的嘌呤成为重链，另一条链为轻链。纯化两条链，分成四份，分别利用不同的降解试剂进行降解（哌啶 ,氮杂环己烷），产生了一系列的降解片段。可以通过电泳分离显示出来。

大片段 DNA测序的方法

（三） DNA测序自动化

• Sanger 双脱氧链末端终止法， Maxam-Gilbert 化学降解法都需要使用放射性核素标记，且操作步骤繁琐、效率低、速度慢。

• 1987年，美国应用生物系统（ BD ）公司推出一种快速、准确的自动测定 DNA顺序的新方法，即激光测序法和配套的自动测序仪。

• 与双脱氧链终止法一样都是通过 ddNTP随机竞争终止新合成 DNA 的互补链。激光测序法是用荧光标记引物， 4 个反应管中所用的荧光染料不同，可以作为不同末端碱基的标志。反应混合物经变性聚丙烯酰胺电泳后经计算机软件分析，自动读出 DN

A 序列。• 终止标记系统是让 4 种不同荧光基团结合双脱氧核苷酸。

基本原理

第三节

研究新进展

功能基因组学，功能基因组学， HapMapHapMap ，，蛋白质组学蛋白质组学

后基因组学主要包括三大领域

后基因组时代(post genome era)

一

后基因组时代模式图

研究背景• 2000年6月人类基因组计划宣布完成了基因组序

列“工作框架图”已经有近6年时间了，但是远不如当初科学家们预想的那样，知道了人类的全部遗传信息，即基因组序列，就可以任意控制人的生老病死。

• 实际上，基因组学虽然在基因活性和疾病的相关性方面为人类提供了有力根据，但实际上大部分疾病并不仅仅是因为基因改变所造成。还与基因表达等相关。基因的表达方式错综复杂，同样的一个基因在不同条件、不同时期可能会起到完全不同的作用，关于这些方面的问题，单纯的结构基因组学是无法回答的。

探讨单一细胞在其生命一定时刻、 一定条件所表达的基因的种类和数量， 比较不同细胞间、或不同细胞在不同条件下基因表达的差异。

功能基因组学

研究趋势与进展 • 在功能基因组学中，实际已避开过去一味从碱基入手的模式，而是从功能上，或疾病或环境上入手，以某一典型的改变进行研究，从而逆向得知其基因的改变状况，从而找出这一因素或疾病与基因组的对应关系，再通过群体的统计模型，从而了解基因组中不同基因在疾病或该因素中的权重关系，从而了解到疾病与基因组关系，进而通过人为改变基因表达的模式，从而干预或治疗疾病。

• 其中有很多分支，如药物基因组学，环境基因组学，肿瘤基因组学，免疫基因组学，中医证候基因组学等。

认识各种基因的功能

了解基因表达的调控

理解生物进化的基础

阐明所有生物活动的分子基础

人类基因组序列分析的意义人类基因组序列分析的意义

二 Hapmap计划

• 主要是基因于全基因组的 SNP 进行研究，分析疾病与 SNP之间的关系，这一研究对于遗传疾病或有遗传背景的疾病来说，是十分利好的信息。 SNP可能是对某些疾病具有易感性的重要原因。最新的研究也确实表明，全基因组的 SNP监测有助于对某些疾病的预测和诊断。

1.同基因组学一样 , 蛋白质组学不是一个封闭的、概念化的、稳定的知识体系 , 而是一个领域；

2.它旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式 , 其内容包括蛋白质的定性鉴定、定量检测、细胞内定位、相互作用研究等；

3.最终揭示蛋白质功能 ,是基因组 DNA 序列与基因功能之间的桥梁。

一、基因组和蛋白质组

三 蛋白质组学

（一）蛋白质组学的含义

1.蛋白质组 (Proteome) 一词最早由澳大利亚学者 Wilkins 等于 1994年提出，指的是由一个基因组 geneome 或一个细胞、组织表达的所有 protei

n 。蛋白质组学 (proteomics)是在蛋白质水平上定量、动态、整体性地研究生物体。

2.蛋白质组是指“由一个细胞或一个组织的基因组所表达的全部相应的蛋白质”。

（二）蛋白质组学研究的内容

•蛋白质表达模式 (或蛋白质组组成 )的研究

蛋白质组组成的分析鉴定是蛋白质组学中的与基因组学相对应的主要内容。它要求对蛋白质组进行表征 ,即实现所有蛋白质的分离、鉴定及其图谱化。

•蛋白质组功能模式的研究

目前主要集中在蛋白质相互作用网络关系

蛋白质组学过程图

（三）蛋白质组学研究的手段

双向凝胶电泳 (2-DＥ ) 和质谱 (Mass spectrometry) 技术是当前分离鉴定蛋白质的两大支柱技术

蛋白质组研究的核心──用于分离的双向电泳 (2 -DE) 蛋白质组技术的支柱———鉴定技术 (Identication)蛋白质组研究的百科全书———数据库 (database) 蛋白质组技术的规模———高流通量筛选 (HTS)

二维电泳图

（四）蛋白质组技术的支柱 -鉴定技术

•图象分析技术 (Image analysis)

•微量测序 (micro-sequencing)

•与质谱 (mass spectrometry) 相关的技术• 氨基酸组分分析

  (1) 图象分析技术 (Image analysis) “满天星”式的 2-DE图谱分析不能依靠本能

的直觉，每一个图象上斑点的上调、下调及出现、消失，都可能在生理和病理状态下产生，必须依靠计算机为基础的数据处理，进行定量分析 . 在一系列高质量的 2-DE凝胶产生 (低背景染色，高度的重复性 )的前提下，图象分析包括斑点检测、背景消减、斑点配比和数据库构建。

(2) 微量测序 (microsequencing)

• 蛋白质的微量测序已成为蛋白质分析和鉴定的基石，可以提供足够的信息；

• 目前已实现蛋白质微量测序的自动化。首先使经凝胶分离的蛋白质直接印迹在 PVDF膜或玻璃纤维膜上，染色、切割，然后直接置于测序仪中，可用于 subpicomole水平的蛋白质的鉴定；

• 联合其他的蛋白质属性，如氨基酸组分分析、肽质质量、表现蛋白质分子量、等电点，可以更加可信地鉴定蛋白质；

• 选择 BLAST 程序，可与数据库相配比。

(3) 与质谱相关的技术• 质谱已成为连接蛋白质与基因的重要技术，开启了大规模自动化的蛋白质鉴定之门。

• 基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱 (MALDI-TOF) ：一脉冲式的离子化技术 . 它从固相标本中产生离子，并在飞行管中测其分子量；

• 电喷雾质谱 (ESI-MS) ：一连续离子化的方法，从液相中产生离子 ,联合四极质谱或在飞行时间检测器中测其分子量。

• 反相液相色谱和串联质谱 (tandem MS)联用：可在数十个 picomole 的水平检测；若利用毛细管色谱与串联质谱联用，则可在低 picomole 到高 femtomole水平检测；

• 毛细管电泳与串联质谱连用：可在小于 femtomole 的水平检测。 甚至可在 attomole水平进行 .

(4) 氨基酸组分分析 • 1977年首次作为鉴定蛋白质的一种工具，是一种独特的“脚印”技术。利用蛋白质异质性的氨基酸组分特征，成为一种独立于序列的属性，不同于肽质量或序列标签。

• Internet上存在多个程序可用于氨基酸组分分析，如 AACompIdent ， ASA ， FINDER ， AAC-PI ，PROP-SEARCH 等，其中，在 PROP-SEARCH中，组分、序列和氨基酸的位置被用来检索同源蛋白质。

• 仍有一些缺点存在，如由于不足的酸性水解或者部分降解会产生氨基酸的变异，故应联合其他的蛋白质属性进行鉴定 .

（五）生物大分子 NMR 技术• 与 X 一光衍射不同，可在溶液中测定大分子三维

结构的高场 NMR仪，不要求提供晶体样品，仅需将很小体积高浓度蛋白溶液放置于强磁场中。因此，该技术已成为结构蛋白质组学研究的关键性技术。

• NMR 法也可用于测定溶液中接近于生理状态的蛋白质构象， NMR 法虽对样品无破坏作用，然而仍有一些不足之处，如实验时间长，蛋白质标记过程复杂，无法鉴定较大蛋白质结构。

二、定量蛋白质组学

• 定义：对蛋白质的差异表达进行准确的定量分析。• 定量蛋白质组学已逐渐成为了蛋白质组研究的新前沿。随着

2DE—MS 途径自动化的不断完善，新的研究方案也不断提出，如多维 LC-MS／MS 途径在对细胞的蛋白质组进行研究同时，对功能蛋白质组研究显得更为重要。

• 因为体内发挥重要调节功能的往往是一些低丰度的蛋白质，如何检测这些蛋白质，并对其准确定量，已成为定量蛋白质组学研究中必须解决的一大难题，也将成为今后蛋白质组技术方法学上研究重点之一。

• 通过放射性同位素或 N代谢标记蛋白，而后经 2DE—MS 途径，可以大范围地对蛋白质表达定量分析。

• 目前，在蛋白质组学中采用的手段仅仅是初略的，较为宏观的分析，实验上机体内存在的蛋白质数量远远不止一个双向电泳胶上那些点；

• 蛋白质的变化更是难以捉磨。有些蛋白的功能与其表达量有关，有些则是与其磷酸化、乙酰化或甲基化有关，而与量关系并不大，现有的研究手段对于分清哪些蛋白质在疾病或症状中取到主要作用，其研究复杂程度远远高于功能基因组学，而且成本也非常高；

三、蛋白质组学研究面临的挑战

四、蛋白质组学更为复杂• 细胞内蛋白质构成了复杂的信号网络，这种网络

相互作用，构成的网络图谱的形式更是千千万万。• 网络之间的相互影响不是线性的，而是立体的！

现有的一切研究手段还不能对信号的定量，定位有很好地阐述。

• 现有的蛋白质组学，可以称为是结构蛋白质组学的研究，还没有达到功能性蛋白质组学水平，更没有达到网络蛋白质组学层次。

1.功能蛋白质组学

功能蛋白质组学是指从动态和整体的角度研究蛋白质的功能及其结构基础，是位于对个别蛋白质的传统研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质组研究之间的层次。

2.差异蛋白质组研究

差异蛋白质组学的研究在技术上有更高的可实现性；

差异蛋白质组学反映了蛋白质的动态本质；

差异蛋白质组学具有广泛和明确的应用前景。

人类蛋白质组计划迄今已展开七个项目

• 美国负责的人类血浆蛋白质组计划 ;• 中国负责的人类肝脏蛋白质组计划 ;• 德国负责的人类脑蛋白质组计划 ;• 瑞士负责的大规模抗体计划 ;• 英国负责的蛋白质组标准化计划 ;• 加拿大负责的模型动物蛋白质组计划 ;• 日本负责的糖蛋白质组计划。

中国科学家参与“人类蛋白质组研究”• 人类肝脏蛋白质组计划是中国科学家第一次领衔

的大型国际科技项目，中国人民解放军军事医学科学院青年科学家、中国科学院院士贺福初率领的中国科学家团队，于 2002年率先提出这一计划并获得国际学术同行的认同与响应。它也是国际上第一个人体组织器官的蛋白质组计划。

四 其他相关领域一、生物技术与工程进展 --生物柴油

二、化学基因组学• 化学基因组学的研究中的主要在于化学配基的合

成、筛选和确认的精密技术快速发展的背景下产生的，整合了组合化学、基因组学、蛋白质组学、分子生物学、药物学等领域的相关技术，采用具有生物活性的化学小分子配体作为探针，研究与人类疾病密切相关的基因、蛋白质的生物功能 ,同时为新药开发提供具有高亲和性的药物先导化合物。

化学基因组学 药物发现的“大篷车”

三、化学基因组学与化学蛋白质组学

• 化学基因组学和化学蛋白质组学作为后基因组时代的新技术，是联系基因组和新药研究的桥梁和纽带。

• 主要任务是应用由基因组学和蛋白质组学提供的靶点进行新药的研究与开发。

“组学时代”一系列分支应运而生 • 组合化学：同步多重合成化学或组合合成化学 , 是一种将化学合成、组合理论、计算机辅助设计和机械手结为一体的技术。

• 高通量筛选：是大规模、自动化的加样和检测系统，可以筛选大量化合物的生物活性。目前发展较快的高通量筛选技术主要有生物芯片技术和基于细胞水平的 GPCR药物筛选技术。

• 化学基因组学的技术平台 核磁共振技术质谱技术

其他新技术（毛细管电泳技术、原子力显微镜技术、差式扫描量热技术等 ）

基因网络图

蛋白质网络模式图

代谢组学模式图

细胞中的化学成分