蛋白质组学与中医证候研究的思考

【摘要】  　　蛋白质组学作为生命研究领域的一大热点，如何将其引入中医证候研究值得我们认真思考。从认知水平及技术可行性的角度论证了将蛋白质组学引入中医证候研究的可行性。相信随着蛋白质组学技术本身的不断和成熟，及与其他生物学技术的不断融合，蛋白质组学将能注解更多的中医理论，解码更多证的分子机制，使中医证候的研究进入更加深入、全面的阶段，为中医药的研究开辟一个崭新的局面。

【关键词】  蛋白质组学；中医证候；理论研究

　　Abstract:Proteomics is a hot topic in research of life science.It is worth our serious thinking how to introduce it into the study of syndromes in traditional Chinese medicine (TCM).This article,form the angle of recognizing level and technical feasibility,expounds the feasibility of introduction of proteomics into TCM syndrome study.Following continuous development and mature of proteomic technique,and its bend with other biological technique,the proteomics will be taken to explain more TCM theories and reveal the molecular mechanism of more syndromes.It may thus make TCM syndrome study enter a deeper and more comprehensive stage,creating a new situation for TCM study.
   
　　Key words:Syndrome;Composition of protein;Discussion on theory

　　应用蛋白质组学研究中医药是当前发展中医中药的一大热点课题。而证候研究作为中医基础理论研究的基石，应如何与蛋白质组学的发展结合起来也成了我们不得不思考的问题。

　　1  蛋白质组学应用于证候研究的可行性
    　　
　　蛋白质组学(proteomics)是研究细胞内全部蛋白质的组成及其的学科。基因的表达受生物体内外环境的影响，表达的时间、空间及顺序受严格的调控机制所制约。蛋白质组与基因组不同，前者具有动态的过程，后者则是相对恒定的，所以蛋白质组学是研究复杂的基因间相互作用，细胞内部的活动和环境的影响所致的基因表达及蛋白质翻译后加工的动态过程。随着分子生物学领域研究进一步的深入，人类基因组计划和后基因组时代、蛋白质组时代将主领21世纪生命科学的旋律。那么，将蛋白质组学应用于证候研究，这一方法是否可行，我们从以下两方面进行探讨。

　　1.1  认知上的可行性  (1)中医强调的整体观,恰好与当代生命科学前沿的系统生物学理论目标有着极大的相似之处。而系统生物学包括人功能基因组学、蛋白质组学和代谢组学的各个层面,是研究生命活动最有效和全面的方法。(2)蛋白质组学研究方法的整体性和系统性与中医基础理论的整体观和系统性相似。任何一种疾病的发病都是一个多途径、多环节的复杂过程，因此疾病必然存在着复杂性。中医治疗疾病从整体角度入手，注重气血阴阳、脏腑协调，在辨证施治方面具有极大的灵活性。同病异治或异病同治，表明治疗亦是一个多靶点、多通道的过程。蛋白质组学研究方法的整体性和系统性与中医基础理论的整体观和系统性相似。蛋白质组学是对机体或细胞的全部蛋白质的表达和功能进行研究，因而具有高效解码证候生物学基础的潜力，将是揭示证实质的最有效手段［1］。(3)蛋白质组学技术与中医证候的“即时性”极其相似。任何事物都有其物质基础。几乎所有人类疾病的发生、发展都直接或间接与基因有关，是基因与外界环境相互作用的结果。但同时，真核细胞生物基因复杂，基因不是生物功能万能的执行体，它总要表达为相应的蛋白质，蛋白质是基因功能的执行体，即生命过程的本质是蛋白质的过程。生物体在生长、发育和适应环境的过程中，蛋白质始终处于动态的变化过程，采用对基因组的表达产物——全套蛋白质的研究对于中医化具有重要的意义。细胞必须适时的对基因表达做出调整，开放一些基因，关闭一些基因，基因表达在质和量上，受到细胞精确的调节与控制，多细胞生物结构上的复杂性形成了多层次的复杂的信息传递和调控系统，细胞内一整套蛋白质始终处于不断的变化之中。这一动态特点与中医证的“即时性”有惊人的相似性。证候代表一种功能状态，中医证是疾病发生发展过程中某一阶段、某一时刻所具有的病理状态的综合。证“即时性”的特点决定了利用蛋白质组学技术研究的可能性。(4)蛋白质组学应用于“证”的研究,能够沟通“实体结构”和“功能模拟”的桥梁，符合证自身特有的认知方式。蛋白质组学不仅研究蛋白质的构象，更重要的是进一步阐明不同的蛋白质、不同的构象功能的表现。蛋白质是人体功能表现的物质载体，当内、外环境变化时，人体“应变系统”产生各种因变活动，包括各种症状表现，这些反映实质上是人体蛋白质正常或异常功能的宏观表现形式。证的初始内涵其实为各种症状归纳、综合而来，这些症状集中体现了证的功能性。因而，在证候研究的过程中，蛋白质组学可以作为研究证的实体结构和功能模拟的最佳切入点。(5)蛋白质组学技术将为中医的辨证分型及用药提供客观依据。蛋白质组学技术可以直接研究中医证候的特征与细胞蛋白质整体动态变化之间的内在联系，因而克服了蛋白质表达和基因之间的非线性关系。蛋白质组学技术通过从整体上比较不同疾病、同病异证之间的蛋白质图谱差异，探索蛋白质表达图谱与疾病中医分型之间系统的、有规律的联系。寻找复杂的多因素疾病证候的共同本质，使疾病的辨证分型及用药具有客观性、准确性和可重复性。

　　1.2  技术上的可行性  蛋白质组研究是一个艰巨的生物工程。目前，在蛋白质化学、蛋白质组学研究的方法学上，二维电泳——质谱、双向凝胶电泳、蛋白亲和技术、高通量免疫组化等技术的必将加快蛋白质组学的研究步伐。特别是二维电泳——质谱、双向凝胶电泳是目前最流行、最可靠的技术平台。蛋白质组的研究流程大体可分为分离、鉴定、分析三步［2］。其中,蛋白质的分离和鉴定是蛋白质组研究技术方面的核心内容，与此相对应的两大核心技术即双向电泳凝胶和质谱技术。    (1)蛋白质的分离：　　双向凝胶电泳法是蛋白质分离的经典技术，又称二维电泳,由Farrell等人于1975年发明。其原理是在相互垂直的两个方向上，分别基于蛋白质不同的等电点和分子量，运用等电聚焦(isoelectric focusing，IEF)和十二烷基硫酸钠?聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS?PAGE)，把复杂的蛋白质混合物中的蛋白在二维平面上分离展开［３］。该技术主要用于分离细胞或组织蛋白质粗提物，构建特定组织或细胞的蛋白质“二维图谱”，分析特定时间与生理状态下蛋白质的表达情况，进行蛋白质组差异比较。    (2)蛋白质的鉴定与分析：　　蛋白质在凝胶上被分离后，经切割、酶消化等处理，形成小的肽片段进行分析。常用的鉴定与分析技术有质谱鉴定技术、Edman降解测序、蛋白质芯片技术以及相关的机数据处理技术等。    (3)质谱鉴定技术：　　质谱鉴定技术(mass spectrometry,MS)具有高效、灵敏、准确、自动化、可同时分析多蛋白混合物等特点,已逐步取代了传统的Edman降解测序与氨基酸组成分析法，是蛋白质组鉴定的核心技术。质谱技术工作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蛋白质的相对分子量。    (4)蛋白质芯片技术：　　蛋白质芯片是一种在高密度的固相载体上按照预先设计的方式固定各种微量纯化的蛋白质，形成蛋白质的陈列，能够高通量地测定相应蛋白质的生物活性、种类以及蛋白质与生物大分子之间的相互作用。它具有自动化程度高、重复性好和高通量等优点，有希望成为蛋白质组技术平台的主力［4］。现在,蛋白质芯片技术正在不断改进，但由于蛋白质性质和结构极度复杂，大大限制了它的发展和应用，要大规模用于蛋白质组水平的检测和临床研究，还要走很长的路。    (5)生物信息学：　　生物信息学(Bioinformat2ics)由三大部分组成:数据库、计算机和应用软件。它以计算机为工具，用数学和信息学的观点、理论和方法去研究生命现象，对生物信息进行收集、整理、储存、检索和分析的。其研究重点主要体现在基因组学和蛋白质组学两个方面。生物信息学在蛋白质组分析中起重要作用［5-6］。

　　2  展望
       
　　蛋白质组学作为一门新兴学科，毕竟处于起步阶段，还有许多技术手段及关键环节尚待解决和完善。首先，蛋白质组学在技术上仍然存在着许多不足。如：操作步骤自动化程度低，重复性差等，这给研究工作带来很多的困难。另外，蛋白质组学分离和高通量鉴定极端性质蛋白质如：极酸、极碱、小分子蛋白等能力仍然有限，对蛋白质组学研究产生的海量信息进行综合分析、处理能力还需要大幅度提高。再者，在中医药研究中，包括证候研究中，蛋白质组学的实际应用才刚刚起步，功能蛋白质组学领域中大量涌现的新技术、新策略和新方法难以得到及时应用。

【参考】
  　　［1］余宗阳,杜 建.蛋白质组学与中医证实质研究［J］.中西医结合杂志,2004,24(9):844.

　　［2］俞利荣,曾 嵘,夏其昌.蛋白质组研究技术及其进展［J］.生命化学,1998,18(6):4.

　　［3］O′Farrell PH.High resolution two-dimensional electrophoresis of proteins［J］.J Biol Chem.1975,(250):4007-4021.

　　［4］Casarosa S,Fode C,Guillemot F.Mashl regulates neurogenesis in the ventral telencephalon［J］.Development,1999,(126):525-534.

　　［5］Donovan CO,Apweiler R,Bairoch A,The human proteomics initiative(HPI)［J］.Trends Biotech 2001,(19):178-181.

　　［6］Costanzo MC,Crawford ME,Hirschman J E,et al.YPD,PombePD and WormPD:model organism volumes of the Bio-Knowledge library,an integrated resource for protein information［J］.Nucleic Acids Res 2001,29(1):75-79.