肺部疾病的蛋白质组学研究*

张树明 白海玉 王伟明

（黑龙江省中医研究院·哈尔滨 150036）

人类基因组计划的完成，标志着后基因组时代的开始。在基因组时代人们利用基因组学技术在DNA和RNA水平上研究基因与各种疾病的关系，取得了很大的成就。可是基因虽是遗传信息的携带者，但生命活动的执行者却是蛋白质。蛋白质虽由基因编码但两者之间却不是线性对应关系，这是由于在DNA-mRNA-蛋白质的过程中，存在着转录后剪切和翻译后修饰加工及蛋白质合成后的转移定位等变化，使得基因组DNA或mRNA水平和状况并不能完全代表蛋白质的水平和状况，致使基因组学不能回答蛋白质的表达水平和表达时间，翻译后修饰，蛋白质和蛋白质分子或其他生物分子间的相互作用等问题,研究表明大约仅有2%的疾病与基因序列有关，约98%的疾病与蛋白质的表达有关[1]。

生命现象的复杂性，必将是多种不同功能蛋白质的协同作用，而蛋白质的质和量却随细胞类型和细胞内外环境的变化而处于不断变化的动态过程中。传统对单个蛋白质进行的研究不能对生命现象给予完整的解释，因此蛋白质组学的提出成为了必然。

1994年澳大利亚的两位学者wi1kin和Williams首先提出了蛋白质组(proteome)的概念[2]并由Wasinger等于1995年首次公开发表于“ELECTROPH ORESIS”。这个概念很快得到了国际生物学界的认可。后来经不断完善将其定义为：以基因组编码的所有蛋白质为研究对象，从细胞水平及整体水平上研究蛋白质的组成及其变化规律深入认识有机体的各种生理和病理过程。蛋白质组学的研究包括以下三个方面：①蛋白质的大规模鉴定和转录后修饰的微特征研究；②差异显示蛋白组学，比较疾病与正常状态蛋白质表达的差异，为疾病诊断寻找生物学标志；③通过各种技术，如质谱技术和酵母双杂交体系对蛋白质-蛋白质间相互作用的研究，并绘制蛋白质作用的图谱[3]。

蛋白质组学技术的发展为研究细胞或机体在不同状况下的蛋白质水平表达的差异提供了广阔的平台，包括环境的改变、药物作用、疾病的发生与发展等条件下的蛋白质浓度、种类的差异及条件变化前后蛋白质的修饰形式的改变等，这为研究疾病的形成机制、药物靶位的发现及早期诊断与鉴别诊断生物指标的筛选提供了大量的数据信息[4]。因此以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为生命科学研究的新热点。

近几年来蛋白质组学技术在肿瘤、心血管疾病和感染性疾病初步取得可喜进展，相似的策略和技术应用基本适用于肺部疾病的诊断与疗效监测。进行肺组织的蛋白质组分析，可以肺为靶点的外源化学物的蛋白质组研究奠定基础。Houtman等[5]进行了DNFB致敏小鼠肺组织的蛋白质组学研究，并于对照组比较发现了23种差异蛋白，其中与炎症、渗出、气道重构及细胞对炎症和应激反应相关的有17种。

目前学者对部分肺病进行了蛋白质组分析，均找到并鉴定了一些疾病的特异性表达蛋白。研究较多的为肺癌。Li等[6]识别鉴定出cy-clinD2、XEDAR、HSPC163等一些与肺鳞癌癌变相关的差异表达的蛋白质。Alfonso等[7]对肺癌患者肿瘤组织的双向凝胶电泳图谱研究发现，虽然图谱依其组织类型和发病阶段的不同而不同，但热休克蛋白27(HSP27)出现在大多数活组织的图谱中。Briehory等[8]发现肺癌患者血清中有抗PGP9.5自身抗体存在，提示PGP9．5可能在肺癌筛查和诊断中有一定的作用。根据多张肺癌的蛋白质组2-DE电泳图谱，在密歇根大学医学中心建立了肺癌蛋白组数据库，对数据库分析后该中心发现了肺癌的52个差异表达的蛋白质点，其中鉴定了32个蛋白质点。Candiano等[9]在静止、促炎条件下对体外人类气道上皮细胞分泌的蛋白质进行鉴定。研究证实表面上皮是上皮屏障功能的主要执行者，炎症可调节蛋白质分泌。

对支气管肺泡灌洗液(BALF)进行蛋白质差异分析，是常用的方法。研究发现BALF中肺泡表面活性蛋白A在肺结节病患者中含量增加，而在自发性纤维化患者中却减少。Wu等[10]在抗原激发前后24h对健康人群和临床哮喘患者的支气管肺泡灌洗液进行比较研究，超过1500种特异蛋白质被鉴定。存在表达变化的多数蛋白质与哮喘的病理生理学包括：炎症、红细胞增多、气道重塑、组织破坏及修复、黏液产生和血浆渗透密切相关。Roh等[11]研究发现哮喘组、正常对照组及地塞米松治疗组小鼠肺组织存在36种蛋白质表达上的显著差异。李圣青等[12][13]对大鼠急性肺栓塞血清差异表达蛋白分析得到的24个差异表达蛋白，其中有l2个蛋白得到鉴定，其肺组织蛋白分析得到的46个差异表达蛋白，有32个蛋白得到鉴定。张春芳等[14][15]兔肺缺血再灌注性损伤的蛋白质研究发现了35个明显差异表达的蛋白质。包括磷酸肌醇激酶催化亚单位在内的17个蛋白质达到了鉴定；鼠肺缺血再灌注损伤的双向凝胶电泳参考图谱，45个蛋白质点表达存在差异，其中包括巯基特异性抗氧化剂(TSA)和6个热休克蛋白家族在内的30个蛋白质点得到了鉴定。

综上所述，应用蛋白质组技术研究肺部疾病还处于刚刚初步阶段，研究的病种不多，所研究疾病的样本量相对较少，形成可代表疾病查对的数据库更少，另外由于感染性肺部疾病如支原体肺炎不同于支气管哮喘和肿瘤，进行蛋白质组学研究的难度更大，目前在国内尚未见感染性肺部疾病的蛋白质组学研究报道，而对肺部疾病的蛋白质组学对于疾病的防治具有重要的意义，而对其研究可开展的研究工作范围较大、创新点较多，必将成为以后科学研究的一个方向。

[1] Strohman R．Epigenesis：the missing beat in biotechnology [J] Biotechnol，1994，12(2)：156-164．

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[3] 鲁海玲， 赵长宏．蛋白组学技术在肿瘤诊断和治疗研究方面的应用[J]．实用肿瘤学杂志,2005，19：60-66．

[4] 赵学峰等.蛋白质组学技术在肺间质纤维化研究中的应用[J].武警医学院学报,2005,(14)6∶469-473

[5] Houtman R，Krijgsveld J，Kool M，et a1．Lung proteome alterations in a mouse modelfornonallergicasthma[J]．Proteome，2003，3(10)：2008-2018．

[6] Li C．Chen Z，Xiao Z．cta1． Comparative proteomics analysis of hum an lung squ mous carcinoma[J]． Biochem Biophys Res Commun，2003．309(1)：253 260

[7] Wozniak A，Drewa T．Rozwodowska M，eta1．Activity of some lysosomal enzymes in serum and in tumors of patients with squamous cellung carcinoma[J]．Neoplasma 2002，49(1)：10-15

[8] Brichory F，Beer D，Le Naour F．et a Proteomics based identification of protein gene product 9．5 as a tumor antigen that induces a humoral immune response in lung cancer．Cancer Res，2001，61(21)：790-791

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[10] Wu J，Kobayashi M，Sousa E A，et a1．Differential proteomic analysis of bronchoalveolar lavage fluid in asthmatics following segmental antigen challenge[J]．Mol cell Proteomics， 2005，4(9)：l25l-l264．

[11] RohGS，Shin Y，SeoSW，eta1．Proteome analysis of differential protein expression in allergen-induced asthmatic mice lung after dexamethasone treatment[J]．Proteomics，2004，4(11)：3318-3327．

[12] 李圣青等.大鼠急性肺栓塞血清差异表达蛋白的研究[J].心脏杂志 ,2007，19(2)∶154-157)

[13] 李圣青等.大鼠栓塞肺组织的比较蛋白质组学研究[J] .山西医科大学学,2007,38(12) ∶1064-1069

[14] 张春芳等.缺血预处理对兔肺缺血再灌注性损伤的蛋白质组学研究[J].中华实验外科杂志,2005,22(11)∶1376-1377

[15] 张春芳等.缺血预处理对鼠肺缺血再灌注损伤的保护作用及其机制[J].中华实验外科杂志,2007,24(7)∶877-878