蛋白质组学与质谱技术
——蛋白质组学泰斗John Yates教授专访
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John Yates是美国Scripps 研究所细胞生物部(http://fields.scripps.edu/,)的教授，他领导的生物质谱实验室是国际著名的蛋白质组学研究实验室，他领导着一个有20多名精英科学家的研究团队，运用质谱技术研究蛋白质和蛋白质组学。
John Yates教授在蛋白质组学研究领域创立的丰碑是将串联质谱数据与数据库序列相联系，发明了SEQUEST软件及研究方法，使科学家的蛋白质研究从费时的浩瀚工作中解放出来，极大的促进了蛋白质组学的发展。为此，美国质谱学会授予他Pehr Edman蛋白质化学奖，以表彰他在蛋白质组学领域的独特贡献。
早知道John Yates是蛋白质组学研究屈指可数的泰斗级人物，但只闻其名，不见其人。这次借John Yates来中国访问讲学之机，《生物技术世界》终于有机会约到John Yates教授，并对John Yates教授进行了蛋白质组学专题采访。
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《生物技术世界》记者：请您谈一谈，迄今为止，蛋白组学研究取得了哪些突破性成果？
John Yates：最大的突破是蛋白质组学的研究促进了生化研究的发展，过去需要许多天的研究现在几个小时就可以完成了。此外，国际人类蛋白质组协会发起和组织了人类蛋白质组计划，在血液、肝脏、抗体蛋白质组研究领域都取得了巨大的成就。
《生物技术世界》记者：您认为蛋白质组学将会给生物学、医学及人类生活带来怎样的变化？
John Yates：蛋白质组学技术的发展使我们很快能确定疾病(如癌症)的起因，蛋白质研究分析速度的提高使生命科学的研究工作更深入、更准确、更快速，更接近生命的本质。蛋白质组学是研究细胞内所有蛋白质及其动态变化规律的科学，它能从更深层次上去揭示生命活动的规律，蛋白质组研究必将对人类生活质量的提高和人类寿命的延长起到巨大作用。
, 百拇医药 《生物技术世界》记者：您认为质谱技术在蛋白组学研究中起多大的作用？您的实验室是怎样运用质谱技术从事研究工作的？
John Yates：我认为质谱方法在蛋白质组学研究中绝对关键，正因为有了质谱技术，才能有蛋白质组学的存在，正因为有了蛋白质组学技术，才有生化技术的进展。我们实验室主要是运用质谱技术从事蛋白和蛋白质组学研究。
《生物技术世界》记者：您什么时候开始蛋白质组学研究的？您是怎么走上蛋白质组学研究的？
John Yates：我很早就从事蛋白质研究，在蛋白质组学这个名词还没有出现之前就开始了蛋白质组学研究。在整个生命科学领域，我对质谱和蛋白非常感兴趣，觉得蛋白质组学是将质谱技术和蛋白研究相结合的美好婚姻。
在我做研究生的时候，研究方向就是运用质谱技术研究蛋白，自然而然的就进入了蛋白质研究领域，随着研究的深入，逐渐的喜爱上了蛋白质研究。
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《生物技术世界》记者：您的实验室是何时建立的？Thermo提供了哪些帮助？为什么选择Thermo作为合作伙伴？
John Yates：我们实验室是1992年在Thermo的资助下建立的，我们的大部分设备是Thermo制造的，我们实验室有17台质谱，其中15台为Thermo旗下Finnigan的不同型号的离子肼质谱。我们选择Thermo的原因不仅是Thermo有先进的质谱技术，而且更重要的是Thermo的产品质量非常可靠，从来不停机。
我们和Thermo合作已经20多年了，合作很顺利。企业在开发新的技术时，通常需要作出选择，Thermo非常愿意听取和采纳我的建议，哪些功能需要保留，哪些功能需要扬弃，哪些功能需要改进，我会把我的意见提供给他们，他们会根据我的意见作出正确的取舍。Thermo最早的离子肼质谱的开发就是一个很好的例证，那时我就建议他们改进扫描速度，他们采纳了我的建议，在设计LTQ二维线性离子肼质谱时，重新设计了离子肼线路，使得扫描速度最大化。
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我们和Thermo的合作使我们能最早的使用最新最先进的质谱技术，这对我们领先蛋白质组学研究非常关键。
《生物技术世界》记者：您的研究室已取得了哪些成果？这些成果的知识产权是和Thermo共享的吗？您认为和Thermo合作的前景如何？
John Yates：首先我们开发了一种概念和软件，这种概念和软件是把质谱信息转化为蛋白的信息，再转化为基因的信息。我们创造了一种方法，这种方法利用人类基因组学得出的信息来解释质谱得出的信息——即肽和蛋白质的信息。
基于这个软件，使我们有新的方法来研究蛋白，例如，我们有了这种软件，在研究细胞内的蛋白机器时，不需要把细胞内的每一个蛋白都纯化，只需要把整体蛋白剪切，通过质谱可以分析到细胞中全部蛋白的信息。
这种软件，我们命名为SEQUEST软件，非常适合研究蛋白质混合物。SEQUEST软件使用未经解释的肽段信息来查询数据库，即查询数据库的信息来自于整个质谱图谱。它采用一种称之为交叉关联的方法来计算所测到的质谱数据与数据库中蛋白质序列的关系，并对数据库的蛋白质序列进行排序。采用该软件的另一好处是它可以使用多个肽片段的序列信息进行数据库的查询。而且使用该软件并不需要从肽图谱中抽取任何信息来进行数据库查询，也就是说不需要人工干预。
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我很高兴我们为蛋白质组学研究专家提供了SEQUEST软件和研究方法，全世界从事蛋白质研究的科学家都在使用这种软件和方法，中国也不例外。
在这个技术的基础上，我们做了许多蛋白和蛋白质组学的研究工作，其中很重要的一个工作是抑制疟疾的研究。我们研究的疟疾是从蚊子传播到人体的，在传播过程中，疟疾的病原体基因在体内有不同的变化，利用质谱技术研究在不同生物体内蛋白的表达，从而研制出针对疟疾的比较理想的疫苗和新的治疗方法。
我们还有很多别的应用，不光是疫苗，主要是了解疟疾生物演变的过程，决定用什么药或者疫苗来解决问题。我们和全世界许多国家的研究机构和科学家合作，对一些疾病的蛋白质组学进行合作研究。
我们实验室的知识产权归Scripps研究所所有，但Thermo优先购买我们产品的使用权，如SEQUEST软件就是我们研究出来，Thermo把之开发为产品，并推向市场。
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我们和Thermo的合作非常重要，合作前景非常好。
《生物技术世界》记者：请您谈一谈对目前一些质谱突破性技术的个人看法好吗？
John Yates：我认为Thermo的LTQ Orbitrap技术是最近10多年出现的最为令人振奋的技术，是质谱技术非常重要的发展突破，今后的若干年内会有一个非常广阔的应用空间和前景。
《生物技术世界》记者：这是您第几次来中国？您和中国同行交流的多吗？您认为中国的蛋白质组学研究水平怎么样？
John Yates：这是我第3次来中国，2004年10月，我作为特邀报告人出席了在北京召开的第三届国际人类蛋白质组会议。我和中国同行经常有交流，很多中国学者在我的实验室工作。中国的蛋白质组学研究水平是世界水平，北京有世界最大的蛋白质组学研究中心，他们在肝脏蛋白质组研究领域取得了非常突出的成果。■
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采访后记：记者原以为大名鼎鼎的John Yates教授应该是一个白发老者，见面后才发现，他竟是一个文雅帅气、颇具明星气质的中年学者。如此年纪就取得丰硕的研究成果，获得Pehr
Edman蛋白质化学奖，记者不禁对眼前的John Yates教授肃然起敬。
“这个世界就怕结盟。”这是电影《手机》中一句有趣的台词，John Yates教授是著名的蛋白质组学研究权威，Thermo是世界领先的分析设备制造商，“你选择了我，我选择了你，这是我们的选择”，就像歌中唱到的那样，质谱为媒，John Yates教授和Thermo强强联合，很自然的走到了一起。John Yates实验室和Thermo集团的联姻是一种双赢的局面，20多年合作的结果表明双方能各取所需，双方都享受了“洞房花烛”的喜悦。(记者 文建平)
附：中国科学院生物物理所张洪杰研究员2004年11月-2005年1月在美国Scripps研究所的国际著名的生物质谱实验室进行访问、学习：
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研究蛋白质组学的技术路线有两条，一条是以双向电泳加生物质谱的方法鉴定生物体系中各种蛋白的表达谱以及各蛋白表达程度的相对变化，另一条路线就是多维色谱与生物质谱相结合的称之为鸟枪法的技术路线。我们所造访的John Yates实验室正是鸟枪法技术路线的最初创建者。目前双向电泳和多维色谱两条技术路线各具特色，彼此共存，其中的一种方法还不能完全取代另一种方法，但是就John Yates的实验室而言，他们更喜欢多维色谱的技术路线，虽然该实验室也曾开展过双向电泳结合生物质谱进行蛋白质序列的鉴定工作，但随着人员流动造成的技术流失，目前该实验室已经没人再开展双向电泳的工作了。当然，这并不是说双向电泳路线不重要。 John Yates的实验室目前有17台质谱，一台MALDI-TOF质谱，一台MicroMass电喷雾质谱，剩下的15台质谱均为Finnigan公司的不同型号的离子阱质谱。离子阱质谱在蛋白质组学研究中有其优势，而MicroMass电喷雾质谱在该实验室已再无人问津。该实验室的主要技术优势有两条，第一，在生物质谱的计算机检索方面，他们不断建立新的方法，这是该实验室的最成功之处；其次在多维色谱方面解决了多维色谱柱的装柱技术难题。目前商业化的多维色谱是从该实验室的多维色谱方法演化而来，可以在多种环境条件下使用，但是商业化的多维液相柱却有着死体积大的弊端。解决这一问题的关键是将反相添料和阳离子树脂依次添装在同一根毛细管柱中，这一毛细管柱装填过程可以在该实验室非常方便的完成。自己装柱的另一个优点是填料的多少可以根据样品的多少和特性进行调整，提高样品中多肽的鉴定数目和可靠性。, http://www.100md.com