從前，在生物學研究領域，有一個白富美叫基因組學（Genomics），她有一項強大的技能：DNA測序，憑借這項技能，她完成了對多種物種的基因組測序、定位了編碼基因和確定編碼基因的結(jié)構(gòu)等基本的基因組注釋任務。但她對基因組注釋方法主要依賴于DNA及RNA序列信息。而為了更加精確地解讀完成測序的基因組，單憑她一己之力是不夠的，還需整合多種類型組學方法來進行基因組注釋。

白富美人人想追，但這年頭沒啥創(chuàng)新點，怎能獲得美人垂青？來吧，干了黃博這碗熱氣騰騰的雞湯！

著名屌絲閃亮登場！名曰蛋白質(zhì)組學（Proteomics），暗戀女神已多年，苦于自身并無一技之長，雖長期以來一直在女神面前狂刷存在感，但并未引起女神注意。故針對基因組學技能缺陷，潛心修煉，終獲獨門神技——串聯(lián)質(zhì)譜技術，彌補女神缺憾，終于逆襲成功。該技能實現(xiàn)了對蛋白質(zhì)組的高覆蓋，使得利用串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)進行基因組注釋成為可能。串聯(lián)質(zhì)譜數(shù)據(jù)一方面可以對已注釋的基因進行表達驗證，另一方面還可以校正原注釋基因，進而發(fā)現(xiàn)新基因，實現(xiàn)對基因組序列的重新注釋。這樣一來就很好的彌補了基因組學的不足，從而一舉獲得女神青睞，抱得美人歸。成為生物學研究領域的史密斯夫婦，他們給自己的組合取了個很沒創(chuàng)新性的名字——蛋白質(zhì)基因組學（Proteogenomics），義指蛋白質(zhì)組學與基因組學的交叉，這個交叉范圍很廣且可以多種方式定義，但通常是指基于串聯(lián)質(zhì)譜技術的蛋白質(zhì)組學信息研究來提高對基因組的注釋。

今年6月份，國際知名期刊Nature和Cell分別報導了這對夫婦利用自身強大技能對生物學研究領域邪惡組織成員乳腺癌和卵巢癌進行無情打擊的英勇事跡。

其中在Nature題為”Proteogenomics connects somatic mutations to signalling in breast cancer”的報導中描述了對來自 “癌癥基因組圖集”(TCGA)、代表由mRNA定義的四個主要乳腺癌內(nèi)在子類型的105個乳腺癌樣本所做的基于iTRAQ聯(lián)合串聯(lián)質(zhì)譜量化了超過12,000個蛋白質(zhì)和33,000個磷酸化位點的蛋白質(zhì)組學和磷酸化蛋白質(zhì)組學分析。

針對一些乳腺癌亞型和攜帶常見突變?nèi)鏟IK3CA和TP53突變的腫瘤，分析結(jié)果揭示出了一些新的蛋白質(zhì)標記物和信號通路。另外將一些基因中的拷貝數(shù)改變與蛋白質(zhì)水平聯(lián)系一起，從而鑒別出了10個新的候選調(diào)控因子。其中兩個候選基因SKP1和 CETN3可能與癌基因EGFR有關聯(lián)。EGFR是一種特別具有侵襲性的乳腺癌亞型——“基底細胞樣”腫瘤的標志物。除此之外，通過孤立點分析了一些激酶的磷酸化狀態(tài)，凸顯出了乳腺癌樣本中一些異?；罨募っ?，如HER2, CDK12, PAK1, PTK2, RIPK2和TLK2。分析的結(jié)果是用于人類乳腺癌研究的一個高質(zhì)量的蛋白質(zhì)組學資源，是利用能夠說明基因組與蛋白質(zhì)組之間聯(lián)系的技術和分析方法獲得的。這些數(shù)據(jù)縮小了大的刪除區(qū)域和擴增區(qū)域內(nèi)候選驅(qū)動基因的范圍，識別出了潛在的治療目標。

而在Cell題為“Integrated Proteogenomic Characterization of Human High-Grade Serous Ovarian Cancer”的報導中，同樣利用基于iTRAQ聯(lián)合串聯(lián)質(zhì)譜的蛋白測量和鑒定技術，鑒定出這169種腫瘤樣品中的9600種蛋白，并且選擇研究了這些樣品中常見的3586種蛋白。分析了169名卵巢癌患者的腫瘤蛋白質(zhì)組以便鑒定她們所患腫瘤中存在的關鍵性蛋白。通過將這些卵巢癌蛋白質(zhì)組方面的發(fā)現(xiàn)與已知的這些腫瘤的基因組數(shù)據(jù)整合在一起，使我們重新認識了最為惡性的卵巢癌---漿液性卵巢癌（serous ovarian cancer）。

盡管很多人知道我們的基因在癌癥產(chǎn)生中發(fā)揮著作用，但是基因經(jīng)常只是一個起始點?；蜣D(zhuǎn)錄為RNA，然后RNA再翻譯為蛋白。這些蛋白的活性存在顯著差異，其中很多蛋白發(fā)生的變化影響它們的功能及其與其他蛋白之間的相互作用。癌癥（特別是高分級漿液性卵巢癌）的特征是遺傳指令發(fā)生差錯。一種情形是基因組的某些區(qū)域存在更多拷貝。這些所謂的拷貝數(shù)變化能夠?qū)е碌鞍棕S度變化。在這項新的研究中，當對已知的發(fā)生拷貝數(shù)變化的基因組區(qū)域進行比較時，研究人員發(fā)現(xiàn)2號、7號、20號和22號染色體的部分區(qū)域?qū)е?00多種蛋白的豐度發(fā)生變化。

人類尚未充分認識復雜的癌癥基因組是如何轉(zhuǎn)化為導致復發(fā)和死亡的驅(qū)動生物學的，將蛋白質(zhì)組學與基因組學結(jié)合在一起能夠讓我們獲得對癌癥的新認識，同時提供一種有價值的資源以便科學界能夠用來提出關于這些疾病的新假設，以及治療它的手段。蛋白質(zhì)基因組學終有一天會被證明是一種強大的臨床工具，使得人類能夠橫跨癌癥基因組學與臨床效應之間巨大的知識鴻溝。

以上兩個案例中，蛋白質(zhì)組學都使用了他獨門絕技串聯(lián)質(zhì)譜技術中關鍵的一招——iTRAQ（這一招殺傷力極大，前面已作介紹，在此無需贅言），在此利用iTRAQ獲得強大的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)完成了對基因組更深層次的注釋。關于蛋白質(zhì)基因組學夫婦的事跡就先介紹到這，但是他們的故事遠未結(jié)束，相信在他們的緊密合作之下，還會不斷碰撞出新的火花，比如說我們可以將基因組學中的測序或芯片數(shù)據(jù)與iTRAQ得到的蛋白質(zhì)組學數(shù)據(jù)結(jié)合起來進行跨組學關聯(lián)分析（具體的分析方法并不難，可以私信黃博深入討論），從而獲得表達譜的全景圖，實現(xiàn)其間的互補和整合，對生物體特定狀態(tài)下的基因和蛋白質(zhì)表達水平進行全方位分析；并且在全局上獲得對差異表達譜的廣泛理解，挖掘受轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關鍵蛋白/基因，尋找驗證某些重要的生物學調(diào)控；另外，對于一些蛋白數(shù)據(jù)庫尚不完善的物種，通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫，提高蛋白質(zhì)組學實驗中蛋白質(zhì)的鑒定數(shù)目。