宏蛋白质组学_探索环境微生态系统的功能VIP免费

应用与环境生物学报2008,14(2):270～275ChinJApplEnvironBiol=ISSN10062687X2008204225收稿日期:2007201225接受日期:20072042173国家自然科学基金项目(No.50678165)SupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.50678165)33通讯作者Correspondingauthor(E2mail:lixd@cib.ac.cn)宏蛋白质组学:探索环境微生态系统的功能3郝纯1,2刘庆华1杨俊仕1李旭东133(1中国科学院成都生物研究所成都610041)(2中国科学院研究生院北京100049)摘要宏蛋白质组学是近年来新出现的一种概念和研究技术,虽然现在已经开展的宏蛋白质组学的研究很少,但是在特殊极端环境中功能基因表达、特殊功能蛋白质的开发、生态元素循环等研究领域,宏蛋白质组学已经初步展示了其强大的功能.通过介绍并对比宏蛋白质组学常用研究技术和策略的优劣,发现在进行宏蛋白质组研究时,要根据研究对象和目的选取合适的研究技术和策略,才能达到预期的研究目标.宏蛋白质组学已经在少数生态环境的功能研究中取得了成功,也必将在深入认识环境微生物群落功能、新环境标志物发现和环境微生物相互作用等方面起到更大的作用.图1表1参41关键词宏蛋白质组学;环境微生物;蛋白质组学;微生物群落功能;微生态CLCQ938.15¬X81Metaproteomics:ExplorationoftheFunctionsofMicrobialEcosystems3HAOChun1,2,LIUQinghua1,YANGJunshi1&LIXudong133(1ChengduInstituteofBiology,ChineseAcademyofSciences,Chengdu610041,China)(2GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)AbstractMetaproteomicsisanewresearchfieldandisusefultostudythefunctionsofmicrobialecosystems.Thoughfewstudiesonmetaproteomicshavebeendonetillnow,thestudiesonmetaproteomicsalreadyshowitspowerinthefieldsofdetec2tingfunctionalgeneexpressionanddevelopingproteinswithspecialfunctions.Thecommonlyusedresearchtechniquesandmethodsofmetaproteomicsareintroduced,butitisimportanttochooseandusetherighttechniquesandmethodsinordertoa2chieveresearchgoals.Itisbelievedthatthestudiesonmetaproteomicsbasedonvariousmolecularbiologicaltoolshavebeensuccessfullyusedinfunctionalanalysesinsomeenvironmentalecosystemstudies,andwillsurelyhelptounderstandthefunc2tionalgeneexpressioninmicrobialecosystems.Itwillalsoplayagreaterroleindiscoveringnewenvironmentalbiomarkersandstudyingtheinteractionamongenvironmentalmicrobes.Fig1,Tab1,Ref41Keywordsmetaproteomics;environmentalmicrobe;proteomics;functionofmicrobialpopulation;microbialecosystemCLCQ938.15¬X81随着人类基因组计划的提前完成,后基因组学时代已经来临.1994年,澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Willhams提出了蛋白质组(Proteome)的概念,即一个基因组所表达的所有蛋白质,或细胞、组织或机体在特定时空所表达的全部蛋白质[1].1998年,Handelsman等人提出了宏基因组(Metage2nome)的概念,其最初含义是土壤微生物区系中全部遗传物质的总和[2],目前一般指特定生境中细菌和真菌的基因组总和[3,4].2004年,Rodriguez-Valera根据宏基因组学的概念提出了宏蛋白质组(Metaproteome,或称元蛋白质组学),指环境混合微生物群落中所有生物的蛋白质组总和[5].本文主要介绍宏蛋白质组学的研究现状、常用研究方法、所面临的机遇和挑战,并对其运用进行了展望.1宏蛋白质组学的由来和研究现状1.1宏蛋白质组学的由来自从1994年蛋白质组的概念被提出以后,蛋白质组学的研究就如火如荼地开展起来了,但其研究主要集中在医学、药物开发和一些模式生物等领域[6].近年来,人们已经意识到微生物在自然界中的重要作用,它们是生态系统中各种元素循环不可或缺的一环[5,7],而且它们大多具有许多独特的生物功能,如有些微生物对各种复杂有机化合物有降解作用,有些微生物可以在一些极端环境下生存等等,而使微生物具有这些独特功能的是一些特殊的酶.众所周知,大多数酶的化学本质是蛋白质,因此对不同自然生态环境中所有的蛋白质的研究就显得特别重要,宏蛋白质组学就是在这种背景下诞生的...