從基因組到蛋白質(zhì)組

1、從基因組到蛋白質(zhì)組： 基因 其他 唐建國(guó) 唐建國(guó) 主持人：追求進(jìn)步，學(xué)術(shù)傾聽，世紀(jì)大講堂向您問(wèn)候。早在年的時(shí)候，美國(guó)科學(xué)家杜博克曾經(jīng)在Science（科學(xué)）雜志上發(fā)表短文，提出了繼阿波羅登月計(jì)劃和曼哈頓計(jì)劃之后的第三大計(jì)劃，也就是人類基因組計(jì)劃。到了年的時(shí)候，澳洲的兩位大學(xué)教授又提出蛋白質(zhì)組的研究。今天主持人阿憶給大家請(qǐng)來(lái)了一位嘉賓，做我們世紀(jì)大講堂的客人，他是來(lái)自北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的大教授叫唐建國(guó)，讓他給我們談?wù)劇皬幕蚪M到蛋白質(zhì)組”。好，有請(qǐng)?zhí)平淌谏蠄?chǎng)。好，請(qǐng)坐。 唐教授咱們先說(shuō)說(shuō)家常話，我是對(duì)學(xué)科學(xué)的人非常好奇，我總是覺得一個(gè)人選擇一個(gè)科學(xué)學(xué)科的時(shí)候，一定是他在選擇這個(gè)職業(yè)的時(shí)候，曾經(jīng)

2、受過(guò)某位光輝的科學(xué)明星的感召。比如說(shuō)我當(dāng)年曾經(jīng)想學(xué)數(shù)學(xué)，是因?yàn)槲曳浅Ｏ矚g陳景潤(rùn)。您是當(dāng)年知道某位大生物學(xué)家 唐建國(guó)：跟你一樣，實(shí)際上。 主持人：那您聽說(shuō)他是誰(shuí)？ 唐建國(guó)：我記得是徐遲寫得“哥德巴赫猜想”。 主持人：那您應(yīng)該上數(shù)學(xué)系呀。 唐建國(guó)：我上數(shù)學(xué)系但是我最終沒有選擇，最后我是從四川重慶上的大學(xué)，高中畢業(yè)上的大學(xué)。當(dāng)時(shí)我是看到了在吉林大學(xué)有一個(gè)化學(xué)家叫做唐傲慶。所以說(shuō)，我最初沒有任何人給我指點(diǎn)，因?yàn)槲业母改笇哟味紱]有這么高，所以說(shuō)我最后選擇了吉林大學(xué)化學(xué)系，但是我對(duì)生物又有一點(diǎn)感興趣。雖然當(dāng)時(shí)我們上高中的時(shí)候還沒有生物課，所以說(shuō)我最后填的是吉林大學(xué)化學(xué)系的生化專業(yè)。那么我們這個(gè)專業(yè)，實(shí)際上

3、基本的一些課程都是跟化學(xué)系的同學(xué)一塊上的，最后兩年是我們生物化學(xué)的專業(yè)課，大概這樣?？偣脖绕渌麑W(xué)生都多了一年，大概我算是虧了一年。 主持人：那是年畢業(yè)的，是吧？ 唐建國(guó)：年。 主持人：年畢業(yè)怎么辦呢？是選擇了一個(gè)科學(xué)院的化學(xué)所還是接著深造？ 唐建國(guó)：當(dāng)時(shí)面臨著一個(gè)選擇，我在大學(xué)的時(shí)候我選擇生化專業(yè)，我當(dāng)時(shí)就在想，我希望今后做蛋白質(zhì)方面的工作，并且我還希望做，跟醫(yī)有關(guān)系的這樣的蛋白方面工作，因?yàn)楹芏嗉膊《际歉鞍踪|(zhì)相聯(lián)系的，所以最初呢我是選擇了我們國(guó)家著名的生物化學(xué)家鄒承魯教授作為我的研究生的導(dǎo)師。 主持人：我發(fā)現(xiàn)科學(xué)家有兩類，有一類是黃牛式科學(xué)家，他基本是低頭拉車不看左右。還有一類科學(xué)家是明星

4、式的科學(xué)家，有可能是燈塔人物，比如說(shuō)愛因斯坦，比如說(shuō)咱們國(guó)家的，類似于李四光等等這樣的人物。我那么想象，假如你是受一個(gè)大科學(xué)家的啟迪，然后選擇了一門學(xué)科的話，當(dāng)你真正從事這個(gè)學(xué)科研究的時(shí)候，會(huì)不會(huì)心里也有一種苗頭，說(shuō)我要能做一個(gè)明星科學(xué)家就好了？既有研究又很風(fēng)光，到哪個(gè)地方，人都認(rèn)識(shí)，找你簽名。 唐建國(guó)：我覺得這個(gè)倒不一定，我想人與人不一樣，這個(gè)我想人與人不一樣。作為我個(gè) 人來(lái)說(shuō)，我覺得，我如果說(shuō)能夠在自己的工作當(dāng)中做出一些感興趣的結(jié)果，那么這些結(jié)果能夠在我們學(xué)科范圍內(nèi)，能夠跟大家進(jìn)行討論，得到同行們的認(rèn)可，我覺得，這就是自己的成就，那么當(dāng)然在這個(gè)工作當(dāng)中，也可以培養(yǎng)許多年輕的研究生們。我覺得

5、對(duì)咱們國(guó)家來(lái)說(shuō)，不管怎么說(shuō)這是一個(gè)貢獻(xiàn)。 主持人：明星科學(xué)家不好嗎？因?yàn)槟愠闪嗣餍强茖W(xué)家，很多下一代的孩子，看到了有一位教授叫唐建國(guó)，于是他們?cè)谶x擇高考方向的時(shí)候，也選擇了蛋白質(zhì)研究，不好??？ 唐建國(guó)： 實(shí)際上我覺得一些有名望的科學(xué)家倒不一定是屬于一定要拋頭露面，這樣的人物，我覺得大科學(xué)家不一定，一定要吹噓我是大科學(xué)家。那么大科學(xué)家得需要相關(guān)專業(yè)的人士，來(lái)認(rèn)為你是大科學(xué)家，你才是，不是說(shuō)你自己吹噓自己是，就是。我想是這樣。 主持人：哎呀，真是可惜。像楊振寧、李政道他們除了從科學(xué)方面掙了好多錢以外，人家每一場(chǎng)講演還掙了好多美元呢！咱們言歸正傳，下面就請(qǐng)?zhí)平▏?guó)老師，給咱們帶來(lái)精彩的學(xué)術(shù)報(bào)告，報(bào)告的

6、名字是“從基因組到蛋白質(zhì)組”。好，歡迎。 唐建國(guó)：這個(gè)報(bào)告我想得是這樣，基因組現(xiàn)在大家是非常的熱門，我想在坐有學(xué)生物學(xué)的，當(dāng)然也有非生物學(xué)的同學(xué)。在這個(gè)講座里面我覺得我需要把基因組、蛋白質(zhì)組、基因、蛋白質(zhì)這些要給大家交代清楚，這樣來(lái)說(shuō)大家才可能對(duì)，從為什么現(xiàn)在我們這個(gè)學(xué)科已經(jīng)，就是說(shuō)我們生物學(xué)或者醫(yī)學(xué)現(xiàn)在發(fā)展的前沿，我們可以看到是從基因組的研究，我們可以逐漸過(guò)渡到蛋白質(zhì)組學(xué)的研究。 基因來(lái)說(shuō)大家知道是遺傳物質(zhì)，那么我們現(xiàn)在來(lái)說(shuō)，基本上把它看成，簡(jiǎn)單一點(diǎn)來(lái)說(shuō)，把它看成脫氧核糖核酸，在一些微生物里面也可以是或者是核糖核酸，它們作為生物的遺傳物質(zhì)。這個(gè)，我們現(xiàn)在簡(jiǎn)單的就說(shuō)，它的組成，實(shí)際上來(lái)說(shuō)是非常

7、簡(jiǎn)單的?；旧衔覀冞@樣說(shuō)主要由四種核苷酸來(lái)組成，那么這四種核苷酸，通過(guò)它們一個(gè)一個(gè)這樣連接起來(lái)就成一個(gè)核苷酸的鏈，那么這個(gè)核苷酸的鏈很大之后，就可以作為攜帶遺傳信息的分子。它為什么可以作為遺傳分子？它具有兩條鏈，雙螺旋兩條鏈，每條鏈就是我跟大家說(shuō)的由四種核苷酸這樣相互連接起來(lái)的。那么這兩條鏈有什么作用呢？那么在我們遺傳信息的復(fù)制過(guò)程當(dāng)中，我們個(gè)體，一個(gè)細(xì)胞可以變成兩個(gè)，兩個(gè)變成四個(gè)，那么下面的細(xì)胞的遺傳物質(zhì)，跟我們上一代的DNA遺傳物質(zhì)應(yīng)該是一樣的，就是靠我們兩條鏈把它分裂成一條鏈同時(shí)，在這一條鏈上又再合成另外一條鏈，那么從一個(gè)雙螺旋的分子到下一代分離的時(shí)候，它一個(gè)分子變成兩個(gè)分子，那么就在子

8、細(xì)胞當(dāng)中，分裂成兩個(gè)子細(xì)胞當(dāng)中各含有一個(gè)，這樣來(lái)說(shuō)，我們一個(gè)分子，在子代當(dāng)中變成兩個(gè)分子，各個(gè)子代來(lái)說(shuō)都含有一個(gè)，這樣就可以把我們的遺傳信息傳下去。分子來(lái)說(shuō)從結(jié)構(gòu)是非常簡(jiǎn)單的。 那么結(jié)構(gòu)這么簡(jiǎn)單，以至于在過(guò)去的十幾年或者接近二十年，以至于我們發(fā)展出了分子克隆的技術(shù)，或者要從產(chǎn)業(yè)化來(lái)說(shuō)，大家知道基因工程的技術(shù)，那么就是可以把這個(gè)基因，把它拿出來(lái)進(jìn)行操作，我們知道它的序列，可以讓基因生產(chǎn)出一些我們所感興趣的產(chǎn)品來(lái)。 我要再談一下蛋白是怎么回事，我這兒談的蛋白跟大家在日常生活當(dāng)中的，從食物里面得到的這些蛋白是有區(qū)別的。我所談的是功能蛋白。那么大家從食物里面攝取是從食物里面得到的蛋白是屬于營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)，

9、那么我們生物體內(nèi)的蛋白我們談的主要是一些具有生物學(xué)功能的這樣的分子。 那么蛋白是由什么組成的呢？蛋白是由二十種氨基酸，通過(guò)共價(jià)鍵相互這樣的連接來(lái)組成的。那么我們剛才談到，核酸是由四種核苷酸來(lái)組成，那么我們蛋白質(zhì)由二十種氨基酸來(lái)組成。那么從復(fù)雜度來(lái)說(shuō)，蛋白質(zhì)的復(fù)雜度要比核酸的復(fù)雜度要大得多。也就是說(shuō)它的功能可以形成出非常非常，非常多的功能。比如說(shuō)我們?nèi)诵枰粑?，那么我們吸進(jìn)去是氧氣，氧氣到了肺里面，它是由什么樣的分子來(lái)把它帶到組織里面去。那么它是由一種叫做血紅蛋白，它可以把這個(gè)氧氣帶到組織里面，把這個(gè)可以交給肌肉組織里面的肌紅蛋白，這些蛋白是屬于運(yùn)輸?shù)鞍祝褪沁\(yùn)輸一個(gè)氧分子就需要一個(gè)蛋白質(zhì)。到肌

10、肉里面再把二氧化碳，我們氧化之后得到的二氧化碳要呼出，要從肌肉組織里面要把這些二氧化碳再呼出來(lái)，通過(guò)血液當(dāng)中的血紅蛋白再把它帶到肺泡里面，然后再呼出，這些都涉及到蛋白，那么這個(gè)我們把它看成運(yùn)輸?shù)牡鞍住?那么從生理調(diào)節(jié)上來(lái)說(shuō)也是，那比如說(shuō)我們知道的糖尿病，糖尿病跟什么有關(guān)系呢？跟胰島素有關(guān)系。胰島素是作為一種激素分子，它本質(zhì)也是蛋白質(zhì)，那么它可以通過(guò)與細(xì)胞受體的結(jié)合，然后影響下面的信號(hào)傳導(dǎo)，提高一些酶，這里又提到酶，酶就是蛋白。提高一些酶的活性來(lái)改變我們生物的生理代謝的過(guò)程。這些過(guò)程包括我們剛才講的基因，基因要復(fù)制，一個(gè)分子變成兩個(gè)，它需要酶的幫助，這種酶也是蛋白質(zhì)，復(fù)制酶也是蛋白質(zhì)，信息的傳遞

11、還需要一些酶。那么信息為什么要開始進(jìn)行表達(dá)，從遺傳物質(zhì)表達(dá)到后面我們要講的蛋白質(zhì)呢？這里面也有蛋白質(zhì)，我們把它叫做轉(zhuǎn)錄因子，很多很多轉(zhuǎn)錄因子作為蛋白質(zhì)的加入來(lái)調(diào)節(jié)表達(dá)的水平。那么大家可以看到蛋白質(zhì)實(shí)際上是非常非常，非常重要的。 作為研究來(lái)說(shuō)，我們現(xiàn)在就回到基因組上面來(lái)，基因組研究的條件是非常成熟了。我想談一點(diǎn)就是，在基因到蛋白質(zhì)這兩個(gè)分子的關(guān)系上來(lái)說(shuō)的話，這個(gè)也是在接近年前，人們科學(xué)家已經(jīng)達(dá)到了這樣的規(guī)律，基因是由四個(gè)核苷酸這樣來(lái)組成的，蛋白質(zhì)是由二十種氨基酸來(lái)組成的，它們兩者之間是什么關(guān)系？我們說(shuō)基因是遺傳物質(zhì)，是我們生物體的遺傳物質(zhì)，在每一個(gè)細(xì)胞當(dāng)中，這個(gè)基因這個(gè)遺傳物質(zhì)可以說(shuō)都是一樣的，同一個(gè)個(gè)體，不同的組織，不同的狀況，它的基因的水平是一樣的。那么它的蛋白的水平可以是不一