文档介绍：生物信息学在蛋白质组学中的应用
摘要:生物信息学是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学、化学等学科相互渗透而高度交叉形成的一门新兴前沿学科。而蛋白质组学是后基因时代标志性的研究新领域, 其快速发展很大程度上依赖于生物信息学的蓬勃壮大。从生物信息学与蛋白质数据库、蛋白质分析、蛋白质功能的联系3个方面, 对生物信息学在蛋白质组学上应用的研究进展进行综述。
关键词:生物信息学; 蛋白质组学; 蛋白质数据库; 蛋白质分析; 蛋白质功能
随着人类基因组测序计划的完成, 生命科学的重心开始转移到对基因的表达产物—蛋白质的研究上来, 蛋白质组学遂成为后基因时代的研究前沿和热点领域。因为蛋白质是基因功能活动的最终执行者, 是生命现象复杂性和多变性的直接体现者, 因此人类要揭示整个生命活动的规律, 就必须研究基因的产物—蛋白质, 从基因水平向蛋白质水平的深化成为了生物学研究发展的必然趋势。蛋白质具有自身特有的活动规律, 随着生命活动的进程表现出极其动态的紧密协调的变化。蛋白质在合成之后具有相对独立的修饰、转运和相互间作用能力, 同时还具有对外界因素发生反应的能力。因此, 蛋白质组是一个在空间和时间上动态变化着的整体, 只有从蛋白质组学的角度对所有蛋白质的总和进行研究, 即开展蛋白质组学研究, 才能更加贴近对生命现象和本质的掌握, 生命活动的本质和活动规律才能找到答案[ 1]。
1 生物信息学、蛋白质组学的相关概念
生物信息学生物信息学(Bioinformatics)是随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科,由林华安博士在1987年首次提出的。生物信息学是在生命科学、计算机科学和数学的基础上逐步发展而形成的一门新兴交叉学科, 是以理解各种数据的生物学意义为目的,运用数学与计算机科学手段进行生物信息的收集、加工、存储、传播、分析与解析的科学[2]。生物信息学在基因组学和蛋白质组学的研究中起到了特殊的重要作用,因为基因组和蛋白质组研究提供的数据的数量之巨大在生物学史上是史无前例的。而且, 蛋白质组比基因组具有更大的复杂性, 因而蛋白质组信息学更有挑战性。
蛋白质组学蛋白质组(proteome)一词,源于蛋白质(protein)与基因组( genome) 两个词的结合,最早由澳大利亚学者Wilkins和Willian 等人1994年提出,是指基因组所表达的全部蛋白质。它与基因组相对应,也是一个整体的概念。从这个定义上来看,蛋白质组内蛋白质的数目应该等于基因组内编码蛋白质的基因( 准确地说应为开放阅读框,ORF)的数目,但在生物体内这样的蛋白质组是不存在的[3]。
蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别,它随着组织、甚至环境状态的不同而改变。蛋白质组具有复杂多变的特点,蛋白质的种类数量即使在同一生物体相同细胞中在不同时期和环境下也是不同的。故一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物,蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目。蛋白质组学是研究蛋白质组及大范围蛋白质的分离、分析、应用的学科。它不同于传统的单个蛋白质或某一类蛋白质研究, 研究体系内
全部的蛋白质及其动态变化规律,蛋白质翻译后修饰研究已成为蛋白质组研究中的重要部分和巨大挑战,蛋白质间相互作用的研究也已被纳入蛋白质组学的研究范畴[4]。
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