一、功能蛋白质组学的提出

为了使proteome研究能在理想和现实的冲突中找到一种解决方案，中国的生命科学工作者李伯良提出了一个全新的研究策略——功能蛋白质组学（functional proteomics）。他指出：这种策略是从“局部”入手，把研究定位在细胞内与某个功能有关或在某种条件下的一群蛋白质。Cordwell S等也指出：功能蛋白质组是指在某个特定时间内基因组所表达的全部蛋白质。Humphery Smith等指出：功能蛋白质组是指在某种实验条件下得到的全部蛋白质。他们的概念基本一致，但请注意functional proteome与functional proteomics在概念上的不同，前者是在给定的因素下研究，后者是在大前提下对给定的因素及因素与因素之间变化规律的研究。

二、成因

细胞内蛋白质组具有多样性和可变性，蛋白质的合成受着时间、空间等多维因素的调控。功能蛋白质组学可以解决下列问题：

（一）生命发育不同阶段蛋白质组的变化与规律，在发育不同阶段的细胞内，蛋白质种类的构成是不一样的，如RBC成熟过程中（干细胞－成熟红细胞）。

（二）组织细胞的差异，在不同的组织中、细胞合成的蛋白质有着很大的差异（种类和数量），如肝细胞（白蛋白）、免疫细胞（球蛋白）及同工酶。

（三）细胞内proteome是动态的（即随时发生变化的），即使是同一细胞的生长与活动，因不同时期、不同条件，其proteome也是在不断改变之中，如酶的含量与修饰、蛋白质的别构效应等。

（四）病理与生理或疾病与治疗，在上述不同情况之间或每一情况的过程中proteome是不同的，并且是在变化的。

（五）蛋白质结构的变化，一级结构相同，空间结构不同。

三、理论与实践意义

proteomics是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质组研究之间的层次，即：

个别Pr →proteomics →proteome

（一）从理论角度讲

由于蛋白质是生命活动的主要体现者，蛋白质种类和数量总是处于一个新陈代谢的动态过程中，并且因为蛋白质的修饰、构象的变化等与生命活动密切相关，其形式也是在一个动态过程中。因此，对“全部蛋白质”的研究是非常困难的，而功能蛋白质组学则注重于从局部入手，把目标定位在“（一个）蛋白质群体”上。这样的“群体”可大可小，取决于要研究的功能特点和所用的研究手段。在研究蛋白质群体的基础上，将来可不断地把许许多多的蛋白质群体统计组合，逐步描绘出接近于生命细胞的“全部蛋白质”的蛋白质组图谱。

（二）从实践角度讲

1.目前蛋白质组学的研究技术还很不完善，例如，其最主要的研究手段是蛋白质二维电泳技术（2-DE），最高可以分辨数千种蛋白质，还不足以研究人细胞中的上万种蛋白质。

2.要做到有所为有所不为，对细胞“全部蛋白质”的研究需大量投资，在有限的人力和经费条件下，对研究内容必须有所取舍。

3.目标明确，功能蛋白质组学研究可只注重那些可能涉及特定功能机理的蛋白质群体，该点尤为重要。

综上所述，功能蛋白质组学所提出的研究内容，能以研究的目的、技术、经费为参照而确定，并且能在各种不同层次条件下启动研究和达到相应的目标。

四、功能蛋白质组学的研究

功能蛋白质组学研究的核心内容部分是蛋白质群体研究，它是从生物大分子（蛋白质、基因）水平到细胞水平研究的重要桥梁环节。

（一）要求

1.选择较完整的研究系统，有很好基础积累的细胞与生物大分子。

2.建立相应蛋白质组图谱（各类条件作用前后的同类蛋白质组图谱）。

3.利用计算机图像技术系统分析比较，确定在数量及形式、修饰度或定位等方面发生变化的蛋白质群体。

4.对重要内外环境因素、基因突变等条件作用直接相关的蛋白质群体，进行时相、初级和次级等变化的详细分析，从中发现重要的蛋白质群体及其活动规律和关键蛋白质，再深入进行它的组分及其性质鉴定与相应基因信息等方面的研究。

5.建立各种细胞的蛋白质组数据库，开展重要的蛋白质的结构预测，三维结构和动态结构研究。在蛋白质组水平上深入研究探索其作用模式、功能机理、调节控制及其与蛋白质群体内或与相关生物大分子之间的相互作用。

（二）关键问题

要使上述的功能蛋白质组学研究顺利开展和获得突破，必须加强“技术方法体系”和“生物信息学”两方面的研究。

1.建立针对蛋白质群体研究的新技术方法体系。

2.开发出为功能蛋白质组学研究服务的高质量的生物信息学系统。

这两部分内容要针对功能蛋白质组学研究的需要，建立并发展蛋白质的图谱系统、微量分析鉴定新技术方法、信息集成网络系统及信息分析（鉴定）新技术等。

（三）重要性（意义）

通过功能蛋白质组学这个创造性概念，可以把学科建设的基础性研究与满足人民需求的应用性研究结合在一起，如对减轻或消除重大疾病——心脑血管疾病、肿瘤和老年病等的研究一直是生命科学的主要内容之一。但是，过去的生命科学研究方法往往是静态的、局部的，如分子生物学通常是以个别基因或个别蛋白质为研究对象。因此，在面对那些复杂的动态的多因素的重大疾病时，过去的研究表现出很大的局限性。而功能蛋白质组学的提出，让人们可以从动态的角度对这些重大疾病的机理进行研究。