生物信息學在蛋白質組學上的應用

盛銘浩

摘 要：在后基因時代的研究新領域當中，蛋白質組學具有十分重要的標志性意義。生物信息學的不斷發展，極大的促進了蛋白質組學的進步。本文通過生物信息學與蛋白質組學數據庫、蛋白質分析、蛋白質功能這幾個方面的分析，闡述了生物信息學在蛋白質組學上的應用。

關鍵詞：生物信息學；蛋白質組學；應用

前言：隨著社會科技的快速發展，在信息時代下，軟硬件不斷進行更新換代，使得生物信息學得到了極大的進步。在后基因時代，為生物學方面的研究提供了更加準確、新穎、快捷的研究方式。在與基因組時代相比較，蛋白質組具有比基因組更大的挑戰性和復雜性，因此需要大量有序的數據由生物信息學提供。由此可見，在現代生物信息學的發展當中，對蛋白質組學的數據進行應用、處理、搜選等，具有十分重要的意義。

一、生物信息學和蛋白質組學的概念

（一）生物信息學

隨著人類基因組計劃的啟動，新興了一門交叉學科，就是生物信息學。在該學科當中，包含了對生物信息的解釋、分析、儲存、處理、獲取等工作，綜合了生物醫學、計算機學、統計學、數學等學科工具，對生物學數據當中所包含的生物學意義進行分析和闡釋。在具體的應用當中，生物信息學的研究對象主要是一些生物大分子，例如蛋白質、核酸等的數據庫。研究手段通常采用計算機科學、統計學原理和數學知識，以此進行加工、注釋、管理、整理、存儲這些生物學原始試驗數據，使其形成的生物信息當中，具有明確的生物學意義。通過分析、比較、搜索、查詢生物的信息，從中獲得蛋白質與核酸的相互關系、結構功能、基因調控、基因編碼等信息，實現對未知世界的探索。

（二）蛋白質組學

蛋白質組學指的是全部的蛋白質及其全部基因表達的存在方式，是在特定的時空當中，一個完整生物體、組織或是細胞當中，擁有的所有蛋白質。相比于基因組的概念，蛋白質組的概念具有很多方面的不同，在環境狀態、組織等條件發生變化時，它都會隨之改變。蛋白質組的特點是多變、復雜，在同一生物體的相同細胞當中，如果環境和時期不同，其中的蛋白質數量和種類都會存在差異。由此可以看出，蛋白質組并不是基因組的直接產物，在有些時候，基因組的數量可能還要小于蛋白質的數量[1]。在對大范圍蛋白質和蛋白質組的應用、分析、分離的過程中，蛋白質組學是最主要的應用學科。與傳統的某一類或單個蛋白質進行研究不同，蛋白質組學是對全部蛋白質的變化規律和動態進行研究。

二、生物信息學在蛋白質組學上的應用

（一）生物信息學與蛋白質數據庫

近年來，隨著計算機技術、大型服務器技術、互聯網技術的發展和應用，極大的提高了研究蛋白質組的準確度和效率。在蛋白質組當前的研究能力和研究水平中，蛋白質數據庫是一個重要的標志。目前，生物學數據庫的總數量已經達到了500個以上，而其中關系到蛋白質的數據庫就超過了300個。因此，在蛋白質數據庫當中，生物信息學發揮著十分重要的作用。從不同的方面入手，可將蛋白質數據庫分為不同的類別。例如，可以根據數據存儲方式的不同、存儲種類的不同、數據庫內容的不同、專業數據庫的不同等方面進行劃分。

（二）生物信息學與蛋白質分析

在分析蛋白質組的時候，不單單是在查閱數據庫和整合資料方面能夠體現出生物信息學的作用，在蛋白質組研究領域當中，生物信息學軟件的應用，更是發揮了至關重要的作用。在蛋白質分析軟件的實際應用當中，綜合應用蛋白質組研究中的鑒定技術和分離技術，采用質譜數據綜合分析、Edman降解序列組合、2—DE圖像分析等方法，對蛋白質進行識別[2]。同時利用電點、結構域、結構預測、序列分析等性質檢測方法，預測和分析有價值的未知蛋白質。在蛋白質分析和預測當中，主要有蛋白質一級結構分析、蛋白質物理性質預測、蛋白質二級結構預測、蛋白質三維結構等工具和方法。

（三）生物信息學與蛋白質功能

隨著生物信息學的不斷發展，在預測和分析蛋白質組數據的同時，也能夠全面的預測和分析已知或未知的基因產物。在實際應用中，模式識別是生物信息學最為常用的分析方法，該方法利用蛋白質序列結構中的一些特殊特征模體，對相關的蛋白質性質進行識別[3]。也就是在新的蛋白質序列當中，對具有標志性的結構或序列進行發現，同時對相應模式進行建立。之后從已知蛋白質的數據庫當中，進行相似模式的搜集，從而對蛋白質歸屬進行判斷，并對其功能進行預測。只有在一些特殊的條件和時期，一些基因才會被激活，從而得以正常的表達，而根本無法在正常人工模擬的環境當中進行表達。針對這種情況，也可以對生物信息學的方法進行應用，通過對未知蛋白質的預測、分析、計算，對其相應的功能信息進行獲取。

結論：蛋白質是構成細胞和生物體的基本物質之一，蛋白質組在不同的生物體、不同的細胞、甚至不同的環境和時期當中，都表現出不同的性質。加深對蛋白質組學的研究，能夠幫助我們更好的了解其特性。而在蛋白質組學的實際研究當中，生物信息學是必不可少的一個重要學科。通過應用生物信息學，能夠更好的認識和了解蛋白質組，同時還能夠預測和分析新的蛋白質組及其功能，從而更好的促進生物學相關領域的發展。

參考文獻

[1]馬袁君，程震龍，孫野青. 生物信息學及其在蛋白質組學中的應用[J]. 生物信息學，2013，10（01）：38-39.

[2]陳永對. 生物信息學在基因組和蛋白質研究中的應用[J]. 中國臨床康復，2012，41（03）：136-139.

[3]南巖東，楊拴盈，田應選，霍淑芬，杜潔，金發光. 基于鳥槍法蛋白質組學和生物信息學技術對肺鱗癌表達蛋白質譜的分析[J]. 西安交通大學學報（醫學版），2011，12（01）：10-16.