从基因组到蛋白质组的演变doc 23页Word文档下载推荐.docx

1、灯塔人物，比如说爱因斯坦，比如说咱们国家的，类似于李四光等等这样的人物。我那么想象，假如你是受一个大科学家的启迪，然后选择了一门学科的话，当你真正从事这个学科研究的时候，会不会心里也有一种苗头，说我要能做一个明星科学家就好了？既有研究又很风光，到哪个地方，人都认识，找你签名。我觉得这个倒不一定，我想人与人不一样，这个我想人与人不一样。作为我个人来说，我觉得，我如果说能够在自己的工作当中做出一些感兴趣的结果，那么这些结果能够在我们学科范围内，能够跟大家进行讨论，得到同行们的认可，我觉得，这就是自己的成就，那么当然在这个工作当中，也可以培养许多年轻的研究生们。我觉得对咱们国家来说，不管怎么说这是一

2、个贡献。明星科学家不好吗？因为你成了明星科学家，很多下一代的孩子，看到了有一位教授叫唐建国，于是他们在选择高考方向的时候，也选择了蛋白质研究，不好啊？ 实际上我觉得一些有名望的科学家倒不一定是属于一定要抛头露面，这样的人物，我觉得大科学家不一定，一定要吹嘘我是大科学家。那么大科学家得需要相关专业的人士，来认为你是大科学家，你才是，不是说你自己吹嘘自己是，就是。我想是这样。哎呀，真是可惜。像杨振宁、李政道他们除了从科学方面挣了好多钱以外，人家每一场讲演还挣了好多美元呢！咱们言归正传，下面就请唐建国老师，给咱们带来精彩的学术报告，报告的名字是“从基因组到蛋白质组”。好，欢迎。这个报告我想得是这样，

3、基因组现在大家是非常的热门，我想在坐有学生物学的，当然也有非生物学的同学。在这个讲座里面我觉得我需要把基因组、蛋白质组、基因、蛋白质这些要给大家交代清楚，这样来说大家才可能对，从为什么现在我们这个学科已经，就是说我们生物学或者医学现在发展的前沿，我们可以看到是从基因组的研究，我们可以逐渐过渡到蛋白质组学的研究。基因来说大家知道是遗传物质，那么我们现在来说，基本上把它看成，简单一点来说，把它看成脱氧核糖核酸，在一些微生物里面也可以是或者是核糖核酸，它们作为生物的遗传物质。这个，我们现在简单的就说，它的组成，实际上来说是非常简单的。基本上我们这样说主要由四种核苷酸来组成，那么这四种核苷酸，通过它们

4、一个一个这样连接起来就成一个核苷酸的链，那么这个核苷酸的链很大之后，就可以作为携带遗传信息的分子。它为什么可以作为遗传分子？它具有两条链，双螺旋两条链，每条链就是我跟大家说的由四种核苷酸这样相互连接起来的。那么这两条链有什么作用呢？那么在我们遗传信息的复制过程当中，我们个体，一个细胞可以变成两个，两个变成四个，那么下面的细胞的遗传物质，跟我们上一代的DNA遗传物质应该是一样的，就是靠我们两条链把它分裂成一条链同时，在这一条链上又再合成另外一条链，那么从一个双螺旋的分子到下一代分离的时候，它一个分子变成两个分子，那么就在子细胞当中，分裂成两个子细胞当中各含有一个，这样来说，我们一个分子，在子代当

5、中变成两个分子，各个子代来说都含有一个，这样就可以把我们的遗传信息传下去。分子来说从结构是非常简单的。那么结构这么简单，以至于在过去的十几年或者接近二十年，以至于我们发展出了分子克隆的技术，或者要从产业化来说，大家知道基因工程的技术，那么就是可以把这个基因，把它拿出来进行操作，我们知道它的序列，可以让基因生产出一些我们所感兴趣的产品来。我要再谈一下蛋白是怎么回事，我这儿谈的蛋白跟大家在日常生活当中的，从食物里面得到的这些蛋白是有区别的。我所谈的是功能蛋白。那么大家从食物里面摄取是从食物里面得到的蛋白是属于营养的物质，那么我们生物体内的蛋白我们谈的主要是一些具有生物学功能的这样的分子。那么蛋白是

6、由什么组成的呢？蛋白是由二十种氨基酸，通过共价键相互这样的连接来组成的。那么我们刚才谈到，核酸是由四种核苷酸来组成，那么我们蛋白质由二十种氨基酸来组成。那么从复杂度来说，蛋白质的复杂度要比核酸的复杂度要大得多。也就是说它的功能可以形成出非常非常，非常多的功能。比如说我们人需要呼吸，那么我们吸进去是氧气，氧气到了肺里面，它是由什么样的分子来把它带到组织里面去。那么它是由一种叫做血红蛋白，它可以把这个氧气带到组织里面，把这个可以交给肌肉组织里面的肌红蛋白，这些蛋白是属于运输蛋白，就是运输一个氧分子就需要一个蛋白质。到肌肉里面再把二氧化碳，我们氧化之后得到的二氧化碳要呼出，要从肌肉组织里面要把这些二

7、氧化碳再呼出来，通过血液当中的血红蛋白再把它带到肺泡里面，然后再呼出，这些都涉及到蛋白，那么这个我们把它看成运输的蛋白。那么从生理调节上来说也是，那比如说我们知道的糖尿病，糖尿病跟什么有关系呢？跟胰岛素有关系。胰岛素是作为一种激素分子，它本质也是蛋白质，那么它可以通过与细胞受体的结合，然后影响下面的信号传导，提高一些酶，这里又提到酶，酶就是蛋白。提高一些酶的活性来改变我们生物的生理代谢的过程。这些过程包括我们刚才讲的基因，基因要复制，一个分子变成两个，它需要酶的帮助，这种酶也是蛋白质，复制酶也是蛋白质，信息的传递还需要一些酶。那么信息为什么要开始进行表达，从遗传物质表达到后面我们要讲的蛋白质呢

8、？这里面也有蛋白质，我们把它叫做转录因子，很多很多转录因子作为蛋白质的加入来调节表达的水平。那么大家可以看到蛋白质实际上是非常非常，非常重要的。作为研究来说，我们现在就回到基因组上面来，基因组研究的条件是非常成熟了。我想谈一点就是，在基因到蛋白质这两个分子的关系上来说的话，这个也是在接近年前，人们科学家已经达到了这样的规律，基因是由四个核苷酸这样来组成的，蛋白质是由二十种氨基酸来组成的，它们两者之间是什么关系？我们说基因是遗传物质，是我们生物体的遗传物质，在每一个细胞当中，这个基因这个遗传物质可以说都是一样的，同一个个体，不同的组织，不同的状况，它的基因的水平是一样的。那么它的蛋白的水平可以是

9、不一样的，那么你肌肉细胞所表达的蛋白，跟你肝细胞所表达的蛋白是不一样的。但是基因，肌肉细胞里面的，跟肝脏组织细胞来的，作为同一个个体来说，是一样的，那么也就是说基因作为遗传物质它是恒定的，蛋白质，我们把它叫做“功能分子”，它可以是有变化的，这种变化是在基因表达过程有一定的变化，各种的组织不同的需要，可以表达出不同的蛋白分子来，来完成我们正常的生理功能。那么从到蛋白质我们有一个规律，我们把它叫做“分子生物学的中心法则”。也就是说，我们知道的序列之后，它是三个核苷酸是一个密码子，那么这一个密码子是干什么用的？它是对应着蛋白质当中的一个氨基酸。我们二十种氨基酸都有至少一种密码子，在水平上至少一种密码

10、子。那么一个密码子对应一个氨基酸，第二个密码子对应第二个氨基酸，第三个密码子对应第三个氨基酸。这样通过这样的遗传信息，就可以把它转化到，在我们蛋白质上面组成的氨基酸的序列，就可以各有不同，不同的遗传信息就可以代表出不同的蛋白质的分子，不同的基因就可以表述出不同的蛋白，这个基因可能表达出来胰岛素分子，那个基因可能表达出来生长激素蛋白分子，这个基因可能表达出来一个胰蛋白酶分子。是这样的。那么基因跟蛋白是这样的关系。我们知道了基因就可以知道蛋白的序列，那么知道蛋白的序列也就是氨基酸系列，我们也可以反推到上面，它的一些序列就是到蛋白质有这样的关系。那么我们今天谈“从基因组到蛋白质组”就需要把这种关系很

11、好的了解，联系起来。那么蛋白质组是什么样的一种概念呢？蛋白质组是某一个细胞或者某一个组织当中所有表达出来的蛋白质这样一种概念，所有表达出来的蛋白质这样的一个集合。那么这个蛋白质组因不同的细胞而异，不同的细胞它的蛋白质组是不一样的，但是同一个个体不同的细胞它的基因组是一样的。那么我们人类现在有亿个碱基，核苷酸这样序列的基因组。那么按照能够编码出来蛋白质这样的序列，我们现在估计是万到万个可以编码出来，也就是说，可以编码出来万到万个蛋白质分子。那么这个蛋白质分子万到万是不是在每个细胞都存在呢？不是。那么这些蛋白质分子因不同的细胞的需求而表达，在某一个细胞里面这个蛋白或者这一堆蛋白，这一序列的蛋白表达

12、得很高，在另外一个细胞，另外一些基因表达出来的蛋白，这些蛋白表达的很高。那么在一个组织里面，它可以是蛋白质的表达水平可以是不一样的。也许一个组织只表达几千个蛋白质分子，与我们总的万个蛋白质差的很远的。那么表达这么多就足够这个细胞完成它的功能，那么表达这样，实际上也体现了不同的细胞它的功能，肌肉细胞表达的蛋白质跟你肝细胞，胰腺组织细胞表达的蛋白质会有很大的差别，但是这些组织的基因都是一样的，只不过它表达的时间、方式，或者表达不表达这上面有差异。那么蛋白质组实际上是要做这些工作，了解这些蛋白的差异，而这些蛋白的差异有什么样的作用呢？我们现在了解的人类基因组计划这些序列，我们知道有万、万可能表达出这

13、样的蛋白来，那么这些基因谁是谁，谁能表达出哪个蛋白来，绝大部分我们都不知道，这个不可能从基因的序列上，我们知道它的功能。也就是说基因组的计划我们了解了这些基因的序列，这仅仅是我们人类基因组上，所谓大科学的万里长征的第一小步，实际上后面还有很多很多工作，这个工作实际上很大的工作量是局限在蛋白质组上面。所以说，后面的任务是非常艰巨的。那么在我们作蛋白质组的过程当中，实际上存在很大的研究价值，这个研究价值是什么呢？比如说，我们一个组织在正常的情况下，它可以表现出来比如说，五千个蛋白点在上面，五千个地图上面有一个标志在上面。那么在非正常的时候，这些蛋白点它可能会有一些变化，比如说我们刚才谈到的某些酶，

14、在代谢过程当中某一个酶，这是蛋白质，如果它的量增加，可能会导致这样的病理状态。那么我们就看这个蛋白质组上面每一个是什么样的变化，如果这个变化很强的这个蛋白点，我们把它拿出来是跟这个疾病非常有关，我们就可以找到它的序列，拿出来研究它的结构，找到它的序列。然后再反到基因组里面去，找到它的基因，那么把它的基因拿出来，我们就可以很好的研究这个基因的表达调控，就是说我们不要它病理状况，我们能不能让它的基因不表达或者少表达，使这个蛋白的量少一点。那么这样就可能产生一些应用价值。再比如说我们在一个图上，有一个蛋白正常情况下有，病变的时候它没有了，那么这个就很可能就是说，它在这里面起了很关键的作用。那么我们能

15、不能在正常情况下，把这个基因拿出来，通过这个蛋白把基因拿出来，然后我们可以通过现在的生物工程，我们比如说，通过基因工程技术生产这样的蛋白，把这个病人他缺这个蛋白，我们给他注射进去这个蛋白，来治疗他这样的病状。那么这里面就谈到，在蛋白质组里面，实际上是要帮助基因组的解析，每个基因是什么样的功能，最后可以得到什么呢？对很多基因可能有非常大的商业价值。大家知道现在我们市场上已经有很多的重组蛋白，包括刚才谈到胰岛素，生长激素，粒细胞刺激因子这些，白细胞介素，干扰素这些都是属于重组蛋白，它具有一定的生物学功能，是可以对于很多疾病，来进行治疗的。这些都是属于我们基因组计划今后可能带来的一些巨大的经济效益或

16、者社会效益。从研究的方面去考虑，可以使得我们很多的蛋白这样的功能分子的结构有功能研究，加快它们的解析的进程。我觉得从基因组到蛋白质组这是一个过程，我觉得，我们国家反而我觉得在这方面可能大家不一定太熟悉，因为什么呢？我们国家虽然仅仅只有几个局限的实验室在开展这样的工作，我们国家比如说国家的基础重大研究项目也没有蛋白质组，但是基因组是在这里面，但是没有蛋白质组。这一点我个人认为需要领导或者一些专家们更多的思考这个问题，否则今后在我们国家蛋白质组学上面可能会比基因组还要落后。我大概讲这些。好，谢谢您。下面咱们看一下来自凤凰网站的网友，对您的提问。第一位网友他名字叫“病入膏肓”。他的问题是：据我理解基

17、因图谱绘制成功，一切疾病秘密便在人类视线前暴露无遗，我们医生可以按图索骥的方式，对因下药。原来是对病下药，他是对基因的因。对因下药，包治百病，这下我就可有救了，我才岁了，便患了谢顶、头晕，不是阳萎便是早泄等等一系列不治之症，我还可以治理一下我的啤酒肚和我的近视眼。现在又有了蛋白质组的研究，总之我觉得新世纪充满了曙光。我刚才谈到基因组的研究取得现在的成绩，仅仅是万里长征的一小步。所以说我觉得公众们对这个问题要客观一点看，我认为不是说那么乐观，要真的像，要把每一个基因是做什么的，它的功能是什么样解析清楚，那绝对不是一、二十年，我认为不是一、二十年能够拿得下来的。那么在这个里面，作为这些功能分子蛋白

18、质，实际上也不那么简单，除了我刚才说得好象很复杂的因素之外，实际上这些蛋白质还有一些化学修饰，有的蛋白质合成出来它不是说马上有功能的，它合成出来比如说以前体的方式保存着，当你机体需要的时候，它再激活来使用。那么有的蛋白质它可以受一个磷酸基团，一个无机的磷，这么一个磷酸基团。它如果共价结合到一个蛋白质某一个位点上去，它就改变它的活性，它可以作为开关一样，让这个蛋白有活性，或者说让这个蛋白没有活性，这样就可以改变这个生物体的功能。所以说基因组的解析成功不要给大家这样一种错觉，好象生物学的问题解决了，实际上仅仅是那么一小步。我觉得这样可能比较客观一点。那么我怎么告诉他呢？我告诉他唐教授说了，基因组研

19、究完了以后蛋白质组研究，蛋白质组研究完了以后，还要研究到糖，您的谢顶、头晕，和那些男人们不好启齿的病才能得到治疗。因为这个东西，我认为是非常复杂的这样一些问题。有的比如说比较简单的，通过某一个药物就可以解决。像刚才谈到的这么多病状，我想不是一种基因，两种基因的问题，可能是很多基因组合在里面地方。那我干脆告诉他没救了。不能这样说呀。我觉得我们人类是在一步一步往前走的，往前发展的。比如说我们现在生活条件，或者说护理这些条件已经有非常大的改进，我们的寿命已经在延长了。我觉得这就是进步，这种进步得益于我们的研究，我们医学、生物学的发展。我们基因组仅仅是在前面打了一个头，那么后面实际上还有很多很多的工作

20、需要开展，需要做，否则的话，也许这些生物学家可能就该失业了。下面哪位现场观众有问题可以举手示意我？观众：唐教授您好，尿毒症是现在常见的一种需要进行器官移植的疾病，而它的花费是非常大的。随着分子生物学以及基因工程的发展，我们是不是可以预计在不久的将来，可以通过克隆一个肾，或者是通过转基因动物身上取下一个肾，来用于人类？第二个问题是，如果这样的技术可以实现的话，那么伦理道德方面的问题如何解决？这个问题当然，一个是医学问题，一个是属于道德方面的问题。那么从医学上来说，通过现在的，当然我不是这方面的专家，这些是属于组织工程方面，从组织工程方面来说，现在有非常非常多的研究，各个国家，包括我们国家也在想，

21、制造一定的组织器官来取代我们人体有病的器官，这个我认为只要有研究，今后就是有可能有结果的。但是这个需要时间。那么后面这个问题，我觉得这个跟个人有关系，你自己怎么看？要是我来说，我某一个脏器有问题，换一个猪的没有关系，我脑子同样还是好的。把心换成狼的，把肺换成狗的就变成“狼心狗肺”了？我认为是这样，只要能够提高你的生存，我觉得完全是因人而异，要我个人来说的话不好听，那是。你要听这些干什么？你自己把自己处理好，管人家干什么？要学会把自己处理好了。唐教授您好，我想问一个问题。就是，比如说现在的一些疾病，比如说像糖尿病，它所治疗的方法，就是人服用含有胰岛素的口服液，进入人体然后消化，帮助体内的一些反应

22、进行。但是能不能有这样的趋势？就是比如说这个人得了糖尿病以后，他能够人为的进行一些基因的改变，使他自己的胰腺能够正常的分泌，就是不再对药物有任何的依赖？对于糖尿病来说，现在主要是分两种型，对I型糖尿病，它的胰岛素主要是通过注射使用，一天要注射三次，等你饭后血糖升高的时候，那么必须胰岛素它可以帮助把血糖降下来，这样你的人体才感觉舒服，否则就处于病态，就很不舒服。你刚才谈到基因治疗，实际上是个基因治疗问题。那么我们实验室在做这方面的工作，就是希望今后我们能够通过基因治疗，糖尿病的研究，能够给病人把正常的基因给他注射进去，然后它可以在体内进行很好的表达出胰岛素的蛋白，那么这样可以根据病人情况把他的血

23、糖降下来，使病人处在于一种较正常的状态。这个我们实验室做了一些具体的工作，目前是在动物实验的水平，得到了一些很好的结果。 下面还是听听，网友是怎么提问的。这位网友网名叫“疯牛病”。他说这一两年，我们身边随处可见一些我小时候从没见过的个体很小的食品，比如小西红柿，小黄瓜，小玉米，据说这都是些转基因产品。请你以生物专家的身份带着科学家的善良和同情心告诉我一个真实的结果，到底转基因食品我们吃了是不是有害？既然有了疯牛病，我们会不会因为吃了转基因食品而生了“疯人病”？我现在只能谈一下我自己的看法。这位网友要求您是，带着科学家的善良和同情心告诉他一个真实的结果。当然我的知识领域也比较窄，不可能十分准确怎

24、么样给他下一个定义，只能说根据我自己对这个问题的看法。我觉得这些东西都是生命的物质，你吃下去你就要通过消化的，消化里面你要通过降解的，那么降解体内吸收之后，再重组成你自己的东西，而不应该说它对你有什么样的影响。至于说像疯牛病，像转基因植物这些，有的人他是没有怎么说呢？我是学生物化学这方面的背景，我在考虑这个问题，因为它是一个物质，它要被降解的。那么很多公众来说，他可能不一定了解到太多生物这些转化的过程，好象吃下去对人体就会有怎么、怎么样的损害。实际上我们转的基因就是那四种核苷酸进去，那么它表达出来的蛋白，到了我们胃里面都要被降解的，都要变成没有活性的，只不过是我们的食物。我觉得就我个人而言我不

25、太担心这些。那让牛吃那些肉饲料，它也是要进体内降解的，它还是得了疯牛病？那这个，人跟牛我想还有一定的差别，因为牛来说它是吃草的，这是一个。当然它存在一定的可能性，你比如说，如果西方人爱吃比较生的东西，它是可能怀疑吸收了怎么样，我的意思是不排除，但是不是说想象的那么，就我个人不是说想象的那么害怕。我替疯牛病这么问您吧！您眼前如果放了一盘菜，这个菜您知道是转基因食品，您吃不吃？转基因食品我想我现在吃了不少，实际上。以后不吃了？没有关系呀？反正我吃了也没有什么毛病。好，那我就告诉他，我们的唐老师吃了转基因食品暂时还没有毛病。下一位网友，他的名字叫“开家公司发大财”。他说我听说美国有一个（公司），这个

26、公司我还不知道，叫。听说这个公司原来是一家濒临破产的无名小企业，就是因为开发和应用了基因工程药物，基因专利，它转而成为美国生物工程制药业的领头羊。年销售额接近亿美元。一个基因可以成就一家企业，甚至带动一个产业，也就是说基因专利可以像比尔盖茨的信息产业那样，创造神话般的财富。那您唐建国博士不想走出实验室，开家公司，发个大财吗？我想人的爱好是不一样的，作为我个人来说，我觉得我并不具备要开公司这样的素质。我更喜欢做一点研究，在实验室里面讨论点研究的课题，然后跟同行们交流一下研究的结果。当然我也希望把我的工作能够有开发价值的，能够有生物公司能够进行推广，这个我并不是说我要去开公司，而是我乐于跟适合开公

27、司的人打交道。唐教授您好，我想问您一个问题。就是刚才您说蛋白质组的研究方向将来要发现它，就是这个基因是怎样调控这个蛋白质的表达，也就是说我想问一下，现在关于另外一些疾病有没有找不到跟它对应的蛋白质？然后发展到这种程度以后，能不能马上付诸药用？这样做的话，副作用会不会很大？是不是一定要等到研究到基因的水平才能生产这样一些药？您谈的这个问题实际上是，我们今后生物制药产业化的问题。现在按照我们目前来说，了解清楚功能的基因或者蛋白质并不算太多，那么这些药用，包括胰岛素，生长激素，干扰素这些在使用，这些使用我们目前的生物产业通常是通过基因工程的方法，就是我们知道蛋白质，它有这样的功能，我们可以找到它的基

28、因，我们可以把它的基因拿来在一定的条件下，我们让基因，让它通过分子生物学上的法则变成蛋白质，转录翻译变成蛋白质。那么我们可以把这个蛋白质拿出来，这个蛋白质原则上说你想要多少就可以有多少。因为我们这个可以通过基因工程方法，就是通过宿主细胞可以无限制地想生产多少就生产多少，你想要多少就可以拿到，那么把这个蛋白质药物拿来给病人使用，那么病人如果缺乏这个蛋白质的话，这个蛋白质拿来用，就可以改变它的病理状态变成正常的状态。像胰岛素这样，就是这样的一种方式过来的。比如说I型糖尿病人，他体内不能很好的合成胰岛素分子，那么我们就可以从体外注射胰岛素，这个胰岛素最初我们可以从动物体上去提取，现在我们基本上都是通

29、过基因工程的方法得到的是什么呢？人胰岛素，这个胰岛素跟我们人体的胰岛素分子是一样的，所以说如果纯度呀这些都没有问题，应该说从免疫原性来说跟我们人体是一样的，不应该有什么副作用。我想问一下，就是刚才您说到，人体所摄取的蛋白质都要在消化过程当中被降解成氨基酸才能够被人利用。那么就是在人们治疗疾病的时候，所服用的这些比如说胰岛素，还有治疗乙肝的干扰素这一类的蛋白质，是不是也会被降解成氨基酸才能够利用。如果这样的话，那么我们是不是可以直接就是让人体服用氨基酸就可以了？实际上呢，我们的蛋白药物主要是通过静脉注射，不是通过口服，口服要被降解。当然我说的这个降解是相对的，不是绝对的，百分之百都要被降解，相对来说基本上都要被降解，也就是说你的药效要通过口服的话就会损失很多，大部分可能就要被损失。所以说，像这些蛋白药物主要是通过注射，静脉注射，如果要口服的话，你必须把这些蛋白药物加上一些保护剂，然后才能口服，但是这个药效就会显得比较低。市场上好多饮料上写着“本品含有人体所需的多种氨基酸”，这个有用吗？这个应该是可以，氨基酸是人类有用的。但是你说口服下去它的用处并不大呀？口服下去之后，它可以通过肠