蛋白质组学的发展历史

早在20世纪80年代初，在基因组计划提出之前，有人就提出了类似的蛋白质组学计划，当时称为“Human Protein Index”，旨在分析细胞内的所有蛋白质。但由于各种原因，该计划没有执行，直到1994年在第一届国际双向电泳会议上，Wlkins和Williams首先提出了“蛋白质组”的概念，1995年Wasinger等在Electrophoresis杂志上首次发表了蛋白质组的研究文章。1999年末Nature杂志将蛋白质组定义为：在一个细胞的整个生命过程中由基因组表达的以及表达后修饰的全部蛋白质。

这一概念提出后，国际上蛋白质组研究的基础理论和技术方法进展非常迅速，各种蛋白质组学研究组织、数据库及大公司纷纷建立。1996年，澳大利亚建立了世界上第一个蛋白质组研究中心，即Australia Proteome Analysis Facility（APAF）。丹麦、加拿大、日本也先后成立了蛋白质组研究中心。当年提出Human Protein Index的美国科学家Anderson也成立了蛋白质组学公司，以实现多年的梦想。2001年2月Nature杂志在公布人类基因组序列图的同时，发表述评，宣布成立国际人类蛋白质组组织（Human Proteome Organization，HUPO，http：//www.hupo.org/）。随后欧、亚等地区也成立了蛋白质组学研究机构，尝试以合作方式完成人类蛋白质组计划（Human Proteome），先后启动了人类肝脏蛋白质组计划（Human Liver Proteome Project，HLPP），人类血浆蛋白质组计划（Plasma Proteome Project，PPP），蛋白质组学标准化计划（Proteomics Standards Initiative，PSI），人类脑蛋白质组计划（Human Brain Proteome Project，HBPP），人类抗体计划（Human Antibody Initiative，HAI），人类疾病的小鼠模型（Mouse Models of Human Disease，MMHD），人类疾病糖蛋白质组计划（Human Disease Glycomics/Proteome Initiative，HGPI），HUPO心血管计划（HUPO Cardiovascular Initiative，HUPO CVI）以及干细胞蛋白质组生物计划（Proteome Biology of Stem Cells Initiative）等。我国也成立了中国人类蛋白质组组织（CNHUPO，http：//www.cnhupo.org/cnhupo/），并牵头进行了人类肝脏蛋白质组计划，在国际蛋白质组的研究领域占有重要的一席之地。

根据对国际生命科学文献数据库“Medline”的检索，关于“蛋白质组”的研究文献在1997年只有30篇，2003年已发展为2　200篇，到2007年迅速增至近万篇。一批高水平的研究成果陆续在Cell、Nature和Science等杂志上发表，针对不同组织或细胞中蛋白质的表达、定位、相互作用网络与功能关系的研究取得了一系列突破性进展，蛋白质组学的迅速发展日益被政府和科学界所重视。如美国国立卫生研究院（NIH）提出未来15年发展纲要——“NIH路线图”，投入大量经费支持蛋白质组研究。在美国能源部2003年底发布的《美国未来二十年大型科学设施展望》中，明确把蛋白质组学大型设施作为其发展重点之一，资助经费在5　000万美元以上。在我国中长期科技发展规划中，蛋白质组研究作为“蛋白质研究计划”的一项核心内容，也已明确被列为我国重要的战略发展领域之一，国家将在未来15年完成更大规模和更深层次的部署，对蛋白质组研究予以更大力度的支持。

蛋白质组学的产生和发展有其历史的必然性。目前已有多个物种的基因组全序列被揭示，但这些基因组中有一半以上的基因功能是未知的。功能基因组所采用的策略，如基因芯片（gene chip）、基因表达序列分析（serial analysis of expression，SAE）等，都是从细胞mRNA的角度进行考虑，其前提是细胞中的mRNA水平代表了蛋白质水平。但是mRNA水平只代表转录水平的调控，并不能全面代表蛋白质的翻译水平。而且蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位和迁移、蛋白质与蛋白质的相互作用关系等，更无法从mRNA水平来判断。蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的体现者，对蛋白质的研究将直接阐明生命在生理和病理条件下的变化机制。因此要想真正揭开生命现象的奥秘，需要系统地认识基因组产物——蛋白质组。此外，既往传统的对单个蛋白质进行的蛋白质化学的研究方式，已不能满足后基因组时代的要求。生命现象的发生是多因素影响、多个蛋白质参与的动态网络体系，只有系统、完整地对这些蛋白质进行研究，才能对生命活动的复杂性和多样性有全面而深入的认识。最后，由于多个生物体的基因组测序工作已结束，这也为蛋白质组学技术中所需要的基因组数据和技术打下坚实的基础。

在未来的发展中，蛋白质组学的研究领域将更加广泛，蛋白质组学将会与其他学科，如基因组学、生物信息学等交叉前进，呈现出系统生物学的研究模式，成为生命科学最前沿领域。