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上海士鋒生物關于蛋白質豐度的整體分布與蛋白質的進化、結構和功能的規律的介紹
點擊次數：890 發布時間：2013-6-1
賀福初院士所領導的軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所、北京蛋白質組研究中心、蛋白質組學國家重點實驗室及復旦大學生物醫學研究院科研團隊近來在多物種間揭示了蛋白質豐度的整體分布與蛋白質的進化、結構和功能存在規律性的相關，其成果于2012年3月9日在線發表于PLoS ONE。
生命體的遺傳穩定性在于基因組，功能多樣性在于蛋白質組。蛋白質組是由若干蛋白質所構成的集合體，其構成原則即其豐度整體分布規律，屬于重大理論問題。
自然界的各類現象都有其制約規律，生命體的表征也不例外，蛋白質作為生命活動的關鍵執行者之一，其重要性不言而喻。蛋白質組學研究表明細胞內不僅表達數千至數萬種蛋白質，而且豐度差異高達6個數量級。如此巨大的差異是隨機產生的，還是存在本質的調節規律呢?賀福初院士率領的科研團隊針對這一有趣的現象展開了探索。該團隊選取了在整個生命進化史中具有代表性的6個物種（大腸桿菌、酵母、線蟲、果蠅、小鼠、人）為研究對象，綜合它們的定量蛋白質組數據，zui終發現了存在于蛋白質豐度整體分布的三個普適性規律：
1）在進化上，蛋白質豐度與其起源時間和序列保守性呈正相關;2）從結構角度，蛋白質豐度與其結構域數目呈負相關，而與其結構域的覆蓋度呈正相關;3）蛋白質的功能決定其豐度：參與基礎物質流的蛋白質其豐度高于調控精細信息流的蛋白質。
蛋白質豐度分布規律的揭示對深入認識生命體的蛋白質構成原則具有重要的理論意義，同時也為從海量數據到知識歸納提供了有效的實踐模式。
自然科學的重要目標是發現普遍規律與原理，其普遍的發展范式是：從數據的大量積累到經驗性規律的不斷發現，繼而催生新的學說與理論。在生命科學領域，近年來的組學研究導致了海量數據的“大爆炸”式積累，如沒有理性條件下的系統化梳理、歸納、綜合（就像十九世紀的細胞論、進化論，二十世紀的基因論），將不可避免地形成“災難性”野性開采。近20年前四條分子進化規律性的發現、5年前生物分子網絡組織規律的發現，生命體20種氨基酸的選擇對于細胞內蛋白質等電點分布一勞永逸的解決方案的報道，以及不久前“促成生物學復雜性的蛋白質結構域特征因素規律性利用模式”的發現，證明當前生命科學領域急需系統化的數據挖掘、并初步顯示出此類嘗試的有效性。此文就是薈萃分析（meta-analysis）和深度挖掘方法系統應用于蛋白組學數據的一個成功范例，為今后更加合理有效的利用組學數據進行理論生物學研究提供了方法和思路。
Regular Patterns for Proteome-Wide Distribution of Protein Abundance across Species
A proteome of the bio-entity, including cell, tissue, organ, and organism, consists of proteins of diverse abundance. The principle that determines the abundance of different proteins in a proteome is of fundamental significance for an understanding of the building blocks of the bio-entity. Here, we report three regular patterns in the proteome-wide distribution of protein abundance across species such as human, mouse, fly, worm, yeast, and bacteria: in most cases, protein abundance is positively correlated with the protein's origination time or sequence conservation during evolution; it is negatively correlated with the protein's domain number and positively correlated with domain coverage in protein structure, and the correlations became stronger during the course of evolution; protein abundance can be further stratified by the function of the protein, whereby proteins that act on material conversion and transportation （mass category） are more abundant than those that act on information modulation （information category）. Thus, protein abundance is intrinsically related to the protein's inherent characters of evolution, structure, and function.