植物蛋白质组学研究进展
摘要：蛋白质组学是后基因组时代功能基因组学研究的新兴学科和热点领域。该文简要介绍了蛋白质组学产生的科学背景、研究方法和研究内容。蛋白质组学研究方法主要有双向聚丙烯酰胺凝胶电泳 、质谱技术、蛋白质芯片技术、酵母双杂交系统 、植物蛋白质组数据库等。其应用的范围包括植物群体遗传学、在个体水平上植物对生物和非生物环境的适应机制、植物的发育和组织器官的分化过程,以及不同亚细胞结构在生理生态过程中的作用等诸多方面。同时对植物蛋白质组学的发展前景进行了展望。
关键词： 双向电泳 质谱 蛋白质组 植物蛋白质组学
ADVANCES IN PLANT PROTEOMICS
Huenning
Department of chemical engineering, Tianjin university, 3011208084
Abstract: Proteomics is one of the most active research fields in the post-genomic era. The concepts , research methods and major applications of proteomics in plant science are briefly introduced in this paper.The term“proteomics”comes from two words ,“protein”and“genome”and refers to the proteins ex2pressed by the whole genome or the presence and action modes of all the proteins in a cell , tissue , organ , andwhole organism. It is generally acknowledged that the field of plant proteomics was based much on the develop2ment and improvement of techniques and methods , such as two- dimensional electrophoresis (2D- E) , mass spectrometry (MS) , protein chips , yeast two- hybrid system , and proteomic databases. In population genetics ,proteomic techniques are helpful in studies of genetic diversity and mutation. In individual plants , proteomi studies are helpful in understanding the response of plants to biotic and abiotic environmental factors. Proteomic differences among different plant tissues or organs could be used to better understand tissue differentiation and development of the plant embryo. Proteomic differences also exist between organelles in plant cells , and plant proteomic studies could be used to understand mechanisms that control many physiological processes. Different perspectives of proteomics were also discussed in this paper.
Key words: Two- dimensional electrophoresis (2D- E) ;Mass spectrometry (MS) ;Proteome ; Plant proteomics
0 引言
随着拟南芥、水稻和杨树等植物全基因组序列测定的完成和基因组学研究的深入, 植物蛋白质组学研究已成为后基因组时代的热点之一。虽然与人类和酵母蛋白质组学相比, 植物蛋白质组学起步较晚, 但是自1997年第1篇植物蛋白质组学文章发表以来, 伴随着蛋白质组学技术体系的不断完善, 植物蛋白质组学发展迅速。近年来, 以水稻和拟南芥等模式植物为代表的多种植物组织(器官)的蛋白质表达谱分析相继完成, 并且植物发育和生殖过程中不同阶段的蛋白质组变化, 以及此过程中植物响应各种环境因子的差异表达蛋白质组也被大量报道。每年都有近百篇研究论文和关于该年度植物蛋白质组学研究进展的综述性文章发表。近两年,国际上大约发表了160篇植物蛋白质组学方面的研究论文和50多篇综述, 这些文章报道的物种除了拟南芥和水稻以外, 还涉及以蒺藜苜蓿、大麦和大豆等为主的近50个物种, 研究内容也涉及方法学、亚细胞蛋白质组、组织(器官)蛋白质组、植物响应胁迫蛋白质组、翻译后修饰蛋白质组和相互作用蛋白质组等多个方面。
1 蛋白质组学概念、内容及其产生背景
1.1 蛋白质组学的概念
蛋白质组一词是由英文单词蛋白质的前半部分加上基因组的后半部分组合而成,它是指基因组表达产生的所有相应的蛋白质,即细胞或组织或机体全部蛋白质的存在及活动方式。蛋白质组学一词是由澳大利亚学者威尔金斯和威廉姆斯在1994年意大利召开的一次科学会议上首次提出,并由Wasinger等第一次在出版物中使用。蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象,从整体蛋白质水平上,在一个更加深入、更加贴近生命本质的层次上去探索和发现生命活动的规律和重要的生理、病理现象等。
1.2 植物蛋白质组学的研究内容
蛋白质组学研究主要包括蛋白质的表达模式和蛋白质的功能模式两个方面。
蛋白质表达模式的研究是蛋白质组学研究的基础内容,主要是研究特定条件下某一细胞或组织的所有蛋白质的表征问题。常规的方法是提取蛋白质,经2D- E 分离形成一个蛋白质组的二维图谱,通过计算机图像分析得到各蛋白质的等电点、分子量、表达量等,再结合以质谱分析为主要手段的蛋白质鉴定,建立起细胞或组织或机体在所谓“正常生理条件下”的蛋白质组图谱和数据库。然后,在此基础上,可以比较分析在变化了的条件下蛋白质组所发生的变化,如蛋白质表达量的变化、翻译后的加工修饰、蛋白质在亚细胞水平上定位的改变等,从而发现和鉴定出特定功能的蛋白质及其基因。
蛋白质功能模式的研究是蛋白质组学研究的重要目标。无论是基因组研究还是蛋白质组研究,最终目标是揭示所有基因或蛋白质功能及其作用模式。一方面,蛋白质与蛋白质、蛋白质与DNA之间的相互作用、相互协调是细胞进行信号传导及代谢活动的基础。另一方面,蛋白质的结构是蛋白质发挥其功能的前提,对蛋白质结构的认识也成为了解大量涌现的新基因功能的一个重要途径。
1.3 植物蛋白质组学的产生背景
植物蛋白质组学是在基因组学的研究成就和高通量的蛋白质分析技术得到突破的背景下产生的新兴学科,基因组研究的发展是蛋白质组学产生的重要前提。
基因组研究是生物科学近十几年来的研究热点。人类基因组计划被誉为20世纪的3大科技工程之一,并取得了辉煌的成就。2000年6月科学家公布人类基因组工作草图,标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。2001年2月,中、美、日、德、法、英等6 国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果),宣告了一个新的纪元——后基因组时代的到来。
植物基因组学的研究主要集中在拟南芥和水稻两种模式植物上。2000年12月美、英等国科学家宣布测出拟南芥基因组的完整序列,这是人类首次全部破译高等植物的基因序列。2002年是水稻基因组学研究取得重大成就的一年,首先中国的科学家和Syngenta公司的科学家分别发表籼稻和粳稻基因组“工作框架图”,继后日本和中国的科学家又分别公布了粳稻第1 号和第4 号染色体的全序列以及籼稻粳稻基因的“精细结构图”,被认为是基因组学研究的又一个重要里程碑。基因组密码的破译,拉开了生命科学研究的序幕,但是,要真正揭示生命活动的奥秘,基因组研究本身又无能为力。因为,基因组仅仅是遗传密码和遗传信息的载体,在生命活动的不同过程中恒定不变,不能反映有机体在生命活动过程中基因表达的时空关系和网络调控。在后基因组时代,研究重心转移到基因功能的解析,即利用结构基因组所提供的信息和高通量的实验手段在转录组 和蛋白质组水平上系统地分析基因的功能(。拟南芥和水稻的功能基因组学研究已经开始,其中美国和日本科学家做了大量的工作。其它植物如玉米、小麦、苜蓿 、松树等的功能基因组学研究也已经有人涉及。蛋白质是基因功能的体现者和执行者。现在已经证明,一个基因并不只产生一个相应的蛋白质,它可能会产生几个,甚至几十个蛋白质。机体所处的不同环境和本身的生理状态差异,会导致基因转录产物有不同的剪切和转译成不同的蛋白。蛋白再进行加工修饰和转移定位,才具有活性和生物功能,产生相应的生理作用,适宜相应的生存环境。在转录水平上所获取的基因表达的信息并不足以揭示该基因在细胞内的确切功能。直接对蛋白质的表达模式和功能模式进行研究就成为生命科学发展的必然趋势。因此,研究基因组编码的全蛋白质功能及其相互作用关系的蛋白质组学应运而生。尽管蛋白质组学在20 世纪90 年代中后期才出现,但由于学科的前沿性和巨大的应用市场, Nature、Science 杂志在公布人类基因组序列草图的同时,分别发表了述评和展望,将蛋白质组学的地位提到前所未有的高度,认为它是功能基因组学前沿研究的战略制高点和新世纪最大的战略资源——“有用基因”争夺战的重要“战场”。
2 蛋白质组学的研究方法
2.1 双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(2D- PAGE)
2D-PAGE 方法的应用始于20 世纪70 年代,但迄今为止,它仍然是分离蛋白质的最有效的方法。与基因组研究不同的是,蛋白质组学并没有类似于PCR反应的扩增方法,因此,分离样品的精确性就成了至关重要的问题。目前常用的大规格胶(20 cm ×20 cm) 是可再生的,并且借助于考马斯亮蓝和银染,可以对蛋白质进行定量;应用荧光染料,还可以使一定范围内的上千种蛋白质定量地显现出来,这些都大大提高了2D- PAGE的精确性,当然2D- PAGE 技术还远远没有达到完善的地步,例如要使低水平表达的蛋白质显现出来仍有困难,而高水平表达的蛋白质有时也会出现小部分的模糊。最近一些2DPAGE相关技术,如高度敏感的质谱和EST 数据库的发展,使分离和鉴定蛋白质的工作又大大前进了一步。
2.2 质谱技术
质谱技术是近年来蛋白质组学研究最重要的技术突破之一,其原理是将样品分子离子化,根据离子间质荷比的差异来分离并确定质量,是高灵敏度高特异性地快速鉴定生物分子的技术。质谱测定中首先将通过2D- PAGE分离到的蛋白质用特定的蛋白质酶(例如胰蛋白酶)消化成肽段,然后用质谱仪进行分析。
质谱鉴定有两条主要途径。一是“肽链质量图谱”途径。测量质谱的方法是基质辅助激光解吸附/电离法,通过测定一个蛋白质酶解混合物中肽段的电离飞行时间来确定其分子量等数据,所以也称为基质辅助激光解吸/ 电离飞行时间质谱法, 最后通过相应的数据库搜索鉴定蛋白质。随着数据库中的全长基因序列越来越多,MALDI 鉴定的成功率也越来越高。二是串联质谱途径,将胰蛋白酶消化后的蛋白质单个肽链直接从液相经“电喷离子化”而被电离,分解为氨基酸或含有C 末端的片段,片段化离子被喷射到“串联质谱仪”进行质量测定,以得到序列信息。它的主要优点是:对鉴定蛋白质来说,由几个肽链片段化得到的序列信息比一系列的肽链质量更具有特异性。片段的数据不仅可以在蛋白质序列数据库中搜寻,还可以在核酸数据库,例如EST 数据库,甚至原始的基因组数据库中搜寻。
最近发展起了一种新型的质谱仪,它将MALDI离子源与高效的串联质谱仪系统结合起来,把高产量的肽链图谱法与高特异性的肽链序列法结合起来。并将两步的质谱分析合并为一步。质谱技术还可用于蛋白质磷酸化、硫酸化、糖苷化以及其它一些修饰的研究。
2.3蛋白质芯片技术
蛋白质芯片技术是一种高通量、微型化和自动化的蛋白质分析技术。在蛋白质芯片技术途径中,首先将一系列的“诱饵”蛋白质按照一定的排列格式固定在经特殊处理的材料表面上。然后以我们感兴趣的样品为探针来探查该表面,那些与相应的抗体相结合的蛋白质就会被吸附在表面上。而后把未与抗体结合的蛋白质洗掉,把结合的蛋白质洗脱下来,经凝胶电泳之后通过质谱法进行鉴定。这种技术实际上是一种大规模的酶联免疫分析。可以迅速地将我们感兴趣的蛋白质从混合物中分离出来,并进行分析。蛋白质芯片上的“诱饵”蛋白可根据研究目的不同,选用抗体、抗原、受体、酶等具有生物活性的蛋白质。蛋白质芯片要比DNA 芯片复杂得多。芯片制作过程中保持蛋白质的生物活性,成为限制蛋白质芯片发展的瓶颈技术。近年来,在蛋白质芯片制作方面获得突破性进展。对蛋白质芯片的检测可以通过对不同状态细胞的蛋白质进行荧光标记,从测定荧光的强度上可以得知结合在抗体上的蛋白质的富集程度。或直接利用MALDI/MS 技术检测结合到芯片上的物质来检测。
蛋白质之间的相互作用是蛋白质组研究中的一个关键问题,将直接导致我们对蛋白质的生物功能的了解。蛋白质芯片技术可被用来进行这方面的研究。将饵蛋白固定在固相支持物上,用蛋白质混合物进行探查。把未与诱饵蛋白结合的蛋白质洗掉,把结合的蛋白质洗脱下来,经凝胶电泳分离之后,通过质谱法进行鉴定。这样,在一个实验中,与诱饵蛋白相互作用的所有蛋白质都可以被鉴定。蛋白质芯片能够同时分析上千种蛋白质的变化情况,使得在基因组水平研究蛋白质的功能成为可能。
2.4酵母双杂交系统
酵母双杂交系统正成为研究蛋白质间相互关系的有力工具。其理论基础是转录因子的结构模型,即当转录因子的DNA-结合结构域与激活结构域紧密结合以后,将导致一系列基因转录的增加。酵母双杂交系统利用转录因子GAL4 的DNA-结合结构域与激活结构域的特异载体,将许多开放阅读框架分别连在这两种载体上,构成文库,然后转入酵母细胞,并与酵母细胞克隆杂交。当其中两个ORF 编码的蛋白质在酵母细胞中表达,并发生相互作用时,就会将GAL4-BD和GAL4-AD 结合在一起,从而导致报告基因转录的增加。通过培养基营养缺陷筛选法,可将没发生相互作用的酵母克隆筛选掉,而将发生相互作用的酵母克隆保留下来。然后对发生相互作用的蛋白质进行分析,通过测序就可以鉴定ORF。因此,酵母双杂交系统对大规模筛选分析蛋白质间的相互作用来说是一项简便易行的方法。
酵母双杂交系统的具体应用可分为两种方法,即阵列法和文库筛选法。用阵列法鉴定了192 个ORF ,文库筛选法对87 %的酵母基因组进行了研究。总共发现了957 个可能的相互作用的蛋白。另一个研究组分析了10 %的酵母基因组,发现了183 个可能的相互作用蛋白。上述两项大规模研究所发现的蛋白质间的相互作用大多数是新的。但是利用酵母双杂交系统的研究工作仅仅是潜在的蛋白质间的相互作用,结果还需要进一步的生物学实验验证或者排除。Vidal 和Endoh 对酵母双杂交系统的改进,叫做“反向”双杂交,它可被用来鉴定破坏蛋白质间相互作用的复合物和肽链。
3 蛋白质组学在植物科学研究中的应用
3.1植物群体遗传蛋白质组学
基于基因组学的一些遗传标记,如RAPD、RFLP 、SSR 、ISSR 等,已经广泛地应用于植物遗传研究中。与基因组学的遗传标记相比,由于蛋白质组学的研究对象是基因表达的产物,是介于基因型和表型之间的特性,因而蛋白质组学标记是联系基因多样性和表型多样性的纽带,具有独特的意义。通过蛋白质组比较来检测遗传多样性的变化已有许多成功的尝试。Barreneche 等比较了6个欧洲国家的23 种橡树,分析了幼苗的总蛋白质,共得到530 种蛋白质,其中101 个具有多态性。实验结果显示种内和种间的距离非常接近,并且证实无梗花栎和夏栎两个种的遗传分化水平很低。Picard等利用2D- PAGE 分析了亲缘关系很近的硬粒小麦不同株系的遗传多样性,发现品系间的多态性很低并且7 个蛋白可以用于基因型的鉴定。David 等也利用2D- PAGE 技术比较了栽培于不同环境下但起源于同一种群的小麦,结果所有的种群都与原种群有差别,David 等认为,这不是由随机漂移引起,而是由适应其各自的气候条件而形成。
突变体研究是植物遗传学的重要研究手段之一,应用蛋白质组学的方法对基因突变引起的蛋白质表达变化进行研究可以揭示一些植物生理生态过程的机制。具体做法通常是对在相同条件下栽培的突变体及野生型植物的2D- PAGE 图谱进行比较,受到影响的蛋白质通过质谱法或Edman 测序法进行鉴定,为研究表型突变背后的生化过程提供有价值的信息。
Santoni 等对模式植物拟南芥发育突变体的总蛋白质进行了分析,结果显示突变体具有与野生型植物不同的独特的2D- PAGE 图谱,并且得到了与下胚轴长度有关的一个肌动蛋白的同源异构体。Herbik 等( 分析了野生型和缺铁突变体番茄的蛋白质2D- PAGE 图谱鉴定了参与无氧代谢和胁迫防御的几种酶,如甘油醛-3-磷酸脱氢酶、甲酸脱氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、超氧化物歧化酶、质体蓝素等,并分析了这些酶在获
得铁的过程中的功能。von Wiren等比较了野生型和铁摄取缺陷型突变体玉米的蛋白质2D- PAGE图谱确定了4个与铁离子跨膜运输有关的多肽。
Komatsu 等比较了水稻绿苗和白化苗的蛋白质2D- PAGE 图谱,发现了在绿苗中参与光合作用的蛋白质,而白化苗中仅有此蛋白质前体。而抗坏血酸过氧化物酶只在白化苗中存在,说明抗氧化酶在白化苗中起细胞保护功能。当已知突变的基因时,可用蛋白质组学技术研究受此基因控制的有关信息。玉米中的基因编码一个属于亮氨酸拉链家族的转录因子,这个转录因子对蛋白质的表达有多种效应。Damerval 和Le Guillonx 将野生型与O2 基因突变体的蛋白质2D- PAGE 图谱进行比较,鉴定出属于各种代谢途径的一些酶,说明O2 基因是玉米代谢中联系多种代谢途径的调节基因。这些结果表明,单一位点的突变可以引起蛋白质表达的多种效应,而用蛋白质组学技术可以看到这些效应。
3.2植物环境信号应答和适应机制蛋白质组学
在植物的生存环境中,一些非生物因子胁迫,如干旱、盐渍、寒害、臭氧、缺氧、机械损伤等,对植物的生长发育和生存都会产生严重影响。这些胁迫可以引起大量的蛋白质在种类和表达量上的变化,而蛋白质组学研究可以使我们更好地了解非生物胁迫的伤害机制以及植物对非生物环境的适应机制。
Salekdeh等研究两个水稻品种干旱胁迫下以及恢复灌溉后的蛋白质组。分析叶提取物电泳胶上的1000多个蛋白点,发现有42个蛋白点的丰度在干旱胁迫状态下变化明显,其中27 个点在两个品种中显示了不同的反应方式。恢复正常灌溉10d 以后,所有蛋白的丰度完全或是在很大程度上恢复成与对照一样。
Costa等发现海岸松中38个受干旱影响的蛋白质,其中24 个由干旱诱导,并且不同基因型对干旱胁迫的反应差别很大。Ramani 和Apte用放射性同位素自显影双向电泳法研究水稻幼苗盐胁迫下多基因的瞬时表达表明,至少有35个蛋白质被盐胁迫诱导和17 个蛋白质被抑制,包括20 个在这之前未曾报道的低丰度蛋白。这些发现对寻找渗透压应答新基因,尤其是那些在水稻盐耐性获得中起瞬时调节作用的基因十分重要。
Agrawal等用2D2PAGE、氨基酸测序和免疫杂交法,首次检测了臭氧对水稻幼苗蛋白的影响。臭氧对叶片强烈的可见坏死伤害和随之而来的抗坏血酸过氧化物酶蛋白的增加,反映在二维电泳胶上蛋白质点分布的变化。在被检测的具有可重复结果的56个蛋白中,52个蛋白点随控制条件的不同发生的变化可以通过肉眼判定。检测的56个蛋白中,6个蛋白是N-端阻断,14个蛋白的序列无法测定,36个蛋白的N-端序列和一个蛋白的内部序列被测定。研究发现臭氧造成叶片光合蛋白的剧烈减少(包括核酮糖-1 ,5-二磷酸羧化酶/ 加氧酶) 和各种防御、胁迫相关蛋白的表达。
Shen等应用蛋白质组学方法研究水稻叶鞘伤害反应相关蛋白,首次揭示了水稻叶鞘伤害信号应答过程中蛋白质的变化。比较伤害前后蛋白质表达谱,发现伤害后至少有10 个蛋白被诱导或上调,19 个蛋白被抑制或表达量下降。通过N-端或内部氨基酸测序,分析了其中的14 个蛋白,鉴定了9个蛋白的功能,其它蛋白由于N-端阻断,无法得到氨基酸序列信息。此外,还通过MALDI- TOF-MS 测定了11 种蛋白质,并与水稻数据库相吻合。在基因功能被确认的蛋白质中,表达量下降的蛋白有2 个钙网蛋白、组蛋白H1 和血红蛋白和一种假定的过氧化物酶;表达量增加的蛋白包括胰蛋白酶抑制因子、两种假定的蛋白激酶受体类似物、钙调素相关蛋白、核酮糖-1 ,5-二磷酸羧化酶/ 加氧酶小亚基、2 个甘露糖结合外源凝集素。其中,4 种蛋白质已被证实为与伤害反应直接作用的蛋白质。
3.3植物组织器官蛋白质组学
对于植物来说,蛋白质组学上的差异不但存在于不同基因型以及同一基因型的不同植株之间,也存在于同一植株的不同组织和器官之间。在植物的发育过程中,不同组织和器官在功能上的分化,也表现在不同器官蛋白质的组成和数量的差异上,蛋白质组学的研究有助于我们对植物发育过程机制的理解。
3.4植物亚细胞蛋白质组学
植物的蛋白质组学研究目前已经深入到亚细胞水平,即研究在一个细胞器内表达的蛋白质组。研究比较多的细胞器是叶绿体。据估计高等植物大约共有约21 000到25 000个蛋白质 ,叶绿体的蛋白质占其中10 %～25 % ,充分证明了叶绿体在植物细胞中的重要性。另外,关于线粒体与细胞壁的研究也有报道。
4 前景和展望
蛋白质组学提供了一系列能够在蛋白质水平上大规模地直接研究基因功能的强有力的工具。特别是利用多种质谱法对凝胶电泳分离的蛋白质进行研究,是通过生化途径研究蛋白质功能的重大突破。对蛋白质组的研究将继续在大规模、灵敏度和完整性等方面进行改进。在目前情况下,翻译后的修饰还不能进行大规模的研究。但对于特定的类别如磷酸化,已经开始形成一套普遍的研究方法。我们可以预计,蛋白质组学将不再仅仅是用二维凝胶电泳来监测蛋白质的表达。在不久的将来,蛋白质组学将提供大量的蛋白质间相互作用的数据,这可能是蛋白质组学对生命科学所造成的最重要,也是最直接的影响。目前,少数物种的基因组序列测定已经完成,这使许多蛋白质组的研究策略成为可能。基因组研究的进展也会直接促进大规模的蛋白质组研究。
蛋白质组学是一门新兴的学科,才刚刚起步,目前仍然存在着一些技术上的挑战和缺陷。主要有以下几个方面 :
1) 蛋白质的动态分辨率问题。以现有的技术,细胞内的低拷贝数蛋白质很难被检测到。如果把蛋白质组分解为几个亚蛋白质组(Sub-proteome) 将提高动态分辨率。将质谱技术与原理不同的其它分离技术(例如多向色谱法) 相结合,也会大大提高分辨率。
2) 蛋白质组的纯化问题。为了得到有意义的结果及提高分辨率, 制备纯的蛋白质组( 95 %～99 %) 是必要的。由于质谱技术的高敏感性, 如果蛋白质组被污染,将会导致蛋白质组被错误地注释。因此,保证蛋白质组纯度的步骤是必需的。
3) 蛋白质组定量的问题。许多蛋白质组学的检测技术都不是定量的(例如质谱技术) ,或者只在一定范围内定量。这就使定量地研究蛋白质表达的正调节或负调节变得很困难。目前已有几项技术用来改进这种状况。例如在SDS- PAGE 胶上用荧光染料来检测蛋白质,以及在蛋白质片段化并用MS 技术分析之前先做标记。
4) 疏水性膜蛋白的分离、显形及鉴定的问题。众所周知,疏水性膜蛋白比亲水性蛋白质更难操作。膜蛋白更易于聚集在管壁上,由于蛋白质组的研究经常是在纳摩尔甚至飞摩尔水平进行,这种特性将会导致巨大的损失,或完全丢失。另外,α-螺旋跨膜蛋白在变性的2D- PAGE 胶上不能很好地溶解或根本就不溶解。如果要分离这些蛋白质,需要有机溶剂分馏法或者反相HPLC 等技术的辅助。
蛋白质组学如与其它功能基因组学的工具相结合,将发挥更大的作用。例如把DNA 微阵列与蛋白质组分析相结合,将会确定基因调控是在转录水平还是在翻译水平或蛋白质积累水平进行的。把反向遗传学及正向遗传学与蛋白质组学相结合,将更深入地研究基因的功能。
不同植物的亚蛋白质组2D- PAGE 参考图谱将来可能会成为构成和理解植物蛋白质组的中心工具。现在已经有一些亚蛋白质组数据库可以得到。这些参考图谱对随后的蛋白质差异表达和翻译后修饰有很大帮助。大多数蛋白质都会与其它蛋白质有瞬时的或稳定的相互作用。而研究这些相互作用将会更深入地理解基因的功能。因此,蛋白质间相互作用的数据库对于植物蛋白质组学界,甚至植物学界来说都是非常有用的工具。
随着研究的不断进展和深入,在完善现有的研究手段的同时,还必须发展一些新的研究技术。同时加强国际间的学术合作及资料交流,建立全球共享的数据库系统,最终揭示基因组的结构与功能。我们相信,随着蛋白质组研究的深入发展,在阐明诸如生长、发育、进化及代谢调控等生命活动的规律等方面会有重大突破。
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