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技术文章/ARTICLE

病原微生物的蛋白质组学研究的作用

点击次数：181 发布时间：2023/3/17 11:27:12

病原微生物常会引起一些感染性疾病，为了解这些病原微生物的毒性因子、抗原以及进行疫苗制备，需要进行病原微生物的蛋白质组学研究，一些公司提供蛋白质组学服务。因为蛋白质是生命活动的执行者，一切基因和转录层次的变化，终都是要在蛋白质的层次发生变化才能表现出其生命意义，因此蛋白质组学备受生命科学研究者的关注。

蛋白质是生物功能的终执行者，不仅开放阅读框ORF和基因的/后确定需要蛋白质研究的参与，而且由于存在mRNA水平的加工和蛋白翻译后修饰，基因拷贝数和蛋白质终数量之间并没有线性的对应关系。在后基因组时代蛋白质才是生命科学研究的核心所在。传统的对单个蛋白质的研究已经无法满足后基因组时代的要求，而必须以蛋白质组的方式来研究蛋白质。

在病原微生物-宿主的相互作用体系中，因为病原微生物组的蛋白组相对简单，因此病原微生物成为应用蛋白质组学研究这个体系时的要目标。体外培养条件下获取大量病原微生物相对简单，早期相关研究主要集中在体外培养环境下的病原微生物的蛋白质组学。

在体内蛋白组的实验中，因为与大量宿主细胞相比，病原微生物的蛋白量通常远小于宿主；同时，入侵宿主的病原微生物的量通常远远小于体外培养。为了达到更高的选择性和灵敏度，先要解决的问题是从宿主细胞中分离出体内病原微生物。绝大多数对于病原微生物的研究都以在体内实验获得在感染过程中的相关机制作为终的目标，关于病原微生物的蛋白组研究同样如此。相信随着体内病原微生物分离和蛋白质组学液质联用平台的进一步发展，将实现在体内鉴定到与体外培养条件下数量相近的蛋白。病原微生物的蛋白组学研究主要有以下作用。

1、用于疫苗开发和诊断分析

病原微生物蛋白质组学通过研究宿主和微生物的相互关系，寻找免疫靶点和诊断靶点，开发新型疫苗。蛋白质组研究方法与免疫杂交方法相结合的研究已广泛应用于宿主对病原菌的体液和细胞免疫应答研究中，并形成了蛋白质组的一个新的分支：免疫蛋白质组。通过细菌蛋白质组与宿主多克隆血清的杂交反应，可以发现新的抗原决定因子群，用于疫苗开发和诊断分析。

结核分支杆菌是对人类健康威胁/大的病原体，是当上成年人传染病中的主要杀手，是结核病的胞内致病菌，其在人体内的主要宿主细胞为巨噬细胞。结核分支杆菌和巨噬细胞之间相互作用机制的阐明，对结核病致病机理的研究以及治疗有着重要意义。有研究者以人THP-1细胞(人急性白血病单核细胞株，可诱导分化为巨噬细胞)为研究对象，以结核分支杆菌蛋白质组芯片作为研究平台，并辅助以定量蛋白质组学技术探究结核分支杆菌H37Rv与人类THP-1巨噬细胞之间的相互作用。

研究采用的结核分支杆菌蛋白质组芯片是一种具有高通量、微型化、平行化及快速分析的特点的工具，能够全局性分析结核分支杆菌蛋白和巨噬细胞蛋白之间的相互作用。研究者所构建的结核分支杆菌与巨噬细胞蛋白相互作用网络，将会发现一批与结核分支杆菌感染、潜伏、致病相关的关键蛋白，进而发展成药物靶标、诊断标志物，从而有助于结核病的分子诊断、药物和疫苗开发。

2、研究遗传和变异

主要是通过蛋白质组研究结果与基因组预测的ORF相比较来校正基因组的研究结果。如有研究者在对结合分支杆菌H37Rv的蛋白质组学研究中发现了6个蛋白质是其基因序列推定编码的蛋白质中所没有的。这说明以往分析H37Rv测序结果的算法还有缺陷，而蛋白质组的研究结果可以对基因组的研究结果起到补充和修正的作用。另一方面，通过同一致病菌不同病株的蛋白质组研究，可以对病株进行分类。这种在蛋白组分析水平上得到的微生物变异程度要比在DNA水平上的要高，可充分体现微生物高度的遗传多样性。

3、用于病原菌致病机理及毒力因子的研究

通过在整体水平上比较病原菌和非致病菌的蛋白质谱，以及在各种环境条件下致病菌毒力和蛋白质谱的变化，可以发现致病株的毒力调控机制和毒力因子。研究者通过结核分支杆菌病原菌株H37Rv和作为疫苗的菌株BCG的差异蛋白质组初步分析，发现两菌间有31种可以作为标志物的差异蛋白质。

4、药物抗性研究

通过抗性菌株与敏感菌株的差异蛋白质组研究，可以对细菌耐药机制进行研究，发现抗药性相关因子，为新药研究提供线索。

5、抗菌药物的开发

先是通过分析细菌对抗菌药物有不同反应的菌株的蛋白质组可以寻找新的抗菌药物筛选靶点和模式。而利用一组作用位点类似的抗菌药物可以筛选出与该类药物相应的标志物和作用模式，确定标志物和作用模式又可用于筛选新的候选药物或用于确证一些新的化合物的真实作用机制和位点。

随着病原微生物蛋白质组学技术的发展，早期围绕着体外培养病原微生物和蛋白鉴定的工作已经不再成为主流，而研究感染后体内病原微生物和宿主细胞的工作在近几年不断增加。通过在系统层次高通量高覆盖率分析感染后病原微生物和宿主蛋白组的变化，将有助于更加深入地认识在感染过程之中二者分别使用的主要分子机制。

原创作者：上海岑特生物科技有限公司