[生物通讯]科学家称之为“下一代的生物学”，这是将基因组计划所得信息转化为诸如新药开发等实际用途的主要一步。本周三，来自德国海德堡的研究人员宣布他们完成了一项大规模 的由将生活细胞中近两千种蛋白质组成的“分子机器”（“molecular machines”）的研究。

    在一篇发表于2002年1月10日期的《自然》（Nature）杂志上的文章中，来自新成立的生物技术公司CellZome和欧洲分子生物学实验室（European Molecular Biology Laboratory ，EMBL) 的科学家们报道他们在酵母中发现了100多种新蛋白机器，大小从2个到83个分子不等。

    “细胞中的大多数活动都由蛋白质复合体指挥。”CellZome的科学主管，同时也是EMBL研究小组领导人的Giulio Superti-Furga说。CellZome总部设在EMBL海德堡实验园区内新建的国际技术转让中心。“这些分子机器对于疾病以及细胞的日常活动都有着极为重要的作用。”通过分析人类和其它生物体细胞的DNA序列，基因组计划为我们提供了细胞如何产生蛋白的全面指导手册。但是这些信息并没有告诉我们分子何时、在细胞中的哪些部位被活化，以及它们如何组合成分子机器。生物学下一步的任务将是破译蛋白质组，了解蛋白分子的功能，查明它们之间互相作用的机制。Anne-Claude Gavin、 Giulio Superti-Furga和他们的同事现在已朝着这个目标迈进了一大步。

    尽管研究人员早就知道蛋白质往往以大体积的聚合体形式执行任务，但技术的局限使捕获和分析这些复合体十分困难。但两年前，EMBL由Bertrand Séraphin领导的一个研究小组发明了一种能够 用蛋白质“诱骗”一个完整的分子机器（复合物）到活细胞外的新方法。EMBL的Peer Bork和他的同事识别出可作为钓取复合体的“诱饵”蛋白质以便应用这个新技术。与EMBL的Matthias Wilm和他的研究小组同时进行的另一项改进质谱分析技术取得的进展结合起来，研究人员豁然找到了有效的方法来剖析这些分子机器并识别组成机器的个体蛋白。

     Gitta Neubauer说，这个研究计划是一个巨大的逻辑挑战，从质谱分析术的角度而言尤其如此。“我们必需分析超过20,000种蛋白样品，最终识别出了17,000种蛋白。起初，这个过程进展缓慢，第一次分析一个复合体竟然花了整整一周的时间！到最后，我们按照已成常规的方法能够在同样的时间内分析1000到1500种蛋白样品。据我们所知，这是迄今利用质谱分析术剖析蛋白质复合体规模最大的一次筛查实验。”17,000种蛋白中有许多是一样的，而同样的分子机器也常常以不止一种的略微不同的形式出现，这就需要有更为精深的生物信息学方法来区分它们。研究人员已建立了客户化数据库和特殊成像软件来展示蛋白质互作的网络。研究结果是展现超过1400种酵母蛋白（约为酵母基因组的三分之一）之间极为复杂的关系的全新一览表。研究人员发现了232个多蛋白分子机器，其中134个是完全的新发现。他们还几乎全部发现了另外98个先前有过描述的复合体中潜藏的新成分。他们发现小 复合体在被再次拆除之前，可以整合到不同类型的大复合体中以执行特殊任务。

    分析引起一片哗然。研究人员还不知道大多数酵母蛋白质的功能；出现在分子机器中的大量蛋白为研究蛋白分子在细胞中的作用提供了新的线索。其次，许多不同的复合体使用了许多相同的组成成分，这意味着许多蛋白质可能有着比科学家预想的更多的功能。“如果你将这些 复合体绘制到一个图谱上，就会发现许多有趣的东西。”Superti-Furga说。“描述这个网络的方法有很多。你可以按组成成分，也可按它们在细胞中的已知功能来建立复合体之间的联系。你可以获得我们前所未见的高水平组织图片。这有点象是观看法国的点画图片，如果你站得太近，由于他们所用的着色技术的缘故，你所能看见的仅仅是单色的点。当你离远一点时，就会看到连成一体的图像。

    研究人员知道这个图表还远远未达到完全。研究小组仍需要检查另外三分之二的酵母基因组。“我们正在研究一种普通类型的酵母细胞；随着细胞经历生活周期中的特殊阶段或经历戏剧性的环境变化，它将无疑会利用不同的分子机器。另外，一些机器可以如此迅速地组合和拆散，运用现有的方法可能很难捕捉到它们的图像。”

    该研究最初集中于与人类细胞中的蛋白质有着密切亲缘关系的蛋白质，酵母中有许多这样的蛋白分子，因为酵母和人类属于同一进化大分支。“我们发现酵母和人类的细胞都有为数众多的由蛋白质组成的相似 细胞器。这意味着当单个分子在进化的过程中由于基因突变发生大变化时，新物种的细胞利用改变的成分也可建造同样类型的细胞器。”因此，这项研究有助于研究人员识别人类细胞中相似的组成成分，科学家把这看作是开发新的后基因组 时代药物的关键一步。

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