轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組整合分析在生物學(xué)研究中的應(yīng)用

蔣可人 馬崢 鄭航 劉小軍

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院 河南省家禽種質(zhì)資源創(chuàng)新工程研中心 河南省家禽育種國(guó)際聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，鄭州 450002）

基因組學(xué)（Genomics）、轉(zhuǎn)錄組學(xué)（Transcriptomics）和蛋白質(zhì)組學(xué)（Proteomics）等各種“組學(xué)”技術(shù)的相繼產(chǎn)生，標(biāo)志著后基因組時(shí)代的到來(lái)［1-2］，使得對(duì)生命現(xiàn)象的解析由精細(xì)的分解研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的整體研究。通過(guò)對(duì)對(duì)多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合分析，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生物系統(tǒng)的全面了解。當(dāng)各個(gè)層面上的研究都逐步走向完善的時(shí)候，從部分到整體就是一種必然的發(fā)展趨勢(shì)。

轉(zhuǎn)錄組廣義上指某一生理?xiàng)l件下，細(xì)胞內(nèi)所有轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的集合，包括信使RNA、核糖體RNA、轉(zhuǎn)運(yùn)RNA及非編碼RNA；狹義上指所有mRNA的集合。轉(zhuǎn)錄組學(xué)主要研究細(xì)胞在某一狀態(tài)下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)錄物的種類、結(jié)構(gòu)和功能等，是繼基因組學(xué)之后的又一門新興學(xué)科［2］。轉(zhuǎn)錄組學(xué)能在較低消耗下實(shí)現(xiàn)較高的通量，并能在轉(zhuǎn)錄水平提供較詳細(xì)的信息。目前，用于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)獲得和分析的方法主要是新一代高通量測(cè)序技術(shù)，現(xiàn)在通常將基于二代和三代測(cè)序技術(shù)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析稱為RNA-seq。蛋白質(zhì)組是指細(xì)胞內(nèi)某一特定狀態(tài)下基因組表達(dá)的所有蛋白質(zhì)［2］。與具有普遍性和同源性等特點(diǎn)的基因組相比，蛋白質(zhì)組是對(duì)生物或細(xì)胞在某一特定生理或病理狀態(tài)下表達(dá)的所有蛋白質(zhì)的數(shù)量和功能的系統(tǒng)研究，蛋白質(zhì)組研究具有特異性、時(shí)間性、空間性和動(dòng)態(tài)性，可以提供全面的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)過(guò)程信息，在細(xì)胞的整體水平上闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)和生命活動(dòng)的規(guī)律［3］。RNA可作為部分生物學(xué)功能的酶反應(yīng)效益物，蛋白質(zhì)則是執(zhí)行生物學(xué)功能的載體。因此，蛋白質(zhì)水平的分析是基因表達(dá)更直接的反映，而質(zhì)譜技術(shù)的發(fā)展，使得定量的蛋白組學(xué)研究成為可能。

基因的表達(dá)不僅是從轉(zhuǎn)錄組到蛋白組的單向流動(dòng)，更是兩者之間的相互連接。前人對(duì)于這種功能調(diào)控的認(rèn)識(shí)通常只局限在某些特定的信號(hào)或新陳代謝通路，而要了解轉(zhuǎn)錄組與蛋白組的相互調(diào)控過(guò)程，則需要對(duì)RNA與蛋白質(zhì)的表達(dá)進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)。本文重點(diǎn)總結(jié)近幾年國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)錄組與蛋白組的比較研究，發(fā)現(xiàn)整體而言兩者的相關(guān)性不高［4-6］，這可能是由生物學(xué)因素、非生物學(xué)因素及實(shí)驗(yàn)技術(shù)等多方面原因造成。

1 蛋白質(zhì)組測(cè)序原理及特點(diǎn)

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法主要包括：（1）雙向電泳技術(shù)，雙向電泳（Two-dimensional electrophoresis，2-DE）技術(shù)是研究蛋白質(zhì)組學(xué)的核心技術(shù)之一，其原理是利用蛋白質(zhì)分子量和等電點(diǎn)的不同對(duì)蛋白質(zhì)混合物進(jìn)行兩次區(qū)分［7］。2-DE技術(shù)雖然可以使蛋白質(zhì)的分離效率成倍增加，但仍存在一些問(wèn)題：對(duì)于極性蛋白質(zhì)的分離效果較差，很難檢測(cè)到表達(dá)豐度低的蛋白，蛋白質(zhì)點(diǎn)的篩選和純化難以自動(dòng)化，重復(fù)性較差等［8］。（2）質(zhì)譜技術(shù)，質(zhì)譜（Mass spectrometry，MS）技術(shù)長(zhǎng)期用于測(cè)定同位素的相對(duì)豐度［9］，在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中通常將質(zhì)譜技術(shù)與其他相關(guān)技術(shù)聯(lián)用，從而提高蛋白質(zhì)分辨率和特異性。（3）蛋白質(zhì)芯片技術(shù)，蛋白質(zhì)芯片技術(shù)具有高通量、微型化和自動(dòng)化等特點(diǎn)，可以一次平行分析幾千個(gè)甚至上7個(gè)蛋白樣品，具有較高的敏感性和準(zhǔn)確性［10］，主要應(yīng)用于研究蛋白質(zhì)之間的互作效應(yīng)［11］。（4）非標(biāo)記法 emPAI（Exponentially modified protein abundance index），蛋白質(zhì)非標(biāo)記定量技術(shù)（Label-free）只需通過(guò)液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)酶解肽段進(jìn)行質(zhì)譜分析，比較不同樣品中相應(yīng)肽段的信號(hào)強(qiáng)度，從而對(duì)肽段對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)進(jìn)行相對(duì)定量。蛋白質(zhì)非標(biāo)記定量技術(shù)無(wú)需同位素標(biāo)簽做內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，具有更快速，更簡(jiǎn)潔的優(yōu)點(diǎn)。（5）同位素標(biāo)記法iTRAQ（Isobaric tag for relative and absolute quantification）技術(shù)是由ABI公司開(kāi)發(fā)的一種體外標(biāo)記技術(shù)，是目前廣泛使用的蛋白質(zhì)組學(xué)測(cè)序技術(shù)，該技術(shù)采用多種同位素標(biāo)簽，與氨基（包括氨基酸N端及賴氨酸側(cè)鏈氨基）反應(yīng)實(shí)現(xiàn)連接，再通過(guò)質(zhì)譜分析同時(shí)對(duì)不同樣品中蛋白質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析。iTRAQ技術(shù)具有通量高，重復(fù)性好，定量準(zhǔn)確，分辨率高，數(shù)據(jù)豐富，自動(dòng)化程度高等優(yōu)勢(shì)。

2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的原理及特點(diǎn)

目前轉(zhuǎn)錄組學(xué)的研究方法主要有：（1）以雜交技術(shù)為基礎(chǔ)的方法，如寡聚核苷酸芯片和 cDNA 芯片等；（2）以測(cè)序技術(shù)為基礎(chǔ)的，如以 Sanger 測(cè)序?yàn)?基 礎(chǔ) 的 SAGE（serial analysis of gene expression）和 MPSS（massively parallel signature sequencing）、全長(zhǎng) cDNA 文庫(kù)和EST（expressedsequencetag）文庫(kù)的測(cè)序方法；（3）RNA-Seq，即二代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，是對(duì) cDNA、EST等測(cè)序工作的升級(jí)版［12］，RNASeq 具有通量高，分辨率高，靈敏度高等優(yōu)勢(shì)［13］。此外，轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)還可以檢測(cè)到未知基因，發(fā)現(xiàn)物種中的新的轉(zhuǎn)錄本，同時(shí)還可以準(zhǔn)確地識(shí)別出序列中的可變剪切位點(diǎn)及 SNP、UTR等區(qū)域［14］。（4）第三代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，如Helicos 單分子測(cè)序儀、Pacific Bioscience 的 SMRT 技術(shù)和 Oxford Nanopore Technologies 公司正在研究的納米孔單分子測(cè)序技術(shù)［15］。第三代測(cè)序技術(shù)是一種集高通量、快速度、長(zhǎng)讀長(zhǎng)及低成本等多種優(yōu)點(diǎn)于一身的新型測(cè)序技術(shù)，其最大特點(diǎn)是無(wú)需進(jìn)行 PCR 擴(kuò)增，可直接讀取目標(biāo)序列，因而可大大減少假陽(yáng)性率，避免堿基替換及偏置等常見(jiàn) PCR 錯(cuò)誤的發(fā)生［16］。就精準(zhǔn)度來(lái)說(shuō)，第三代測(cè)序技術(shù)與第二代測(cè)序技術(shù)相比并不具有優(yōu)勢(shì)，錯(cuò)誤率通常在15%左右［17］。但隨著測(cè)序深度的加大及使用更正軟件可達(dá)到 99.9%的準(zhǔn)確率［18］。二代和三代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序優(yōu)劣勢(shì)的對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 二代和三代轉(zhuǎn)錄組測(cè)序優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

3 蛋白質(zhì)組與轉(zhuǎn)錄組比較分析的優(yōu)勢(shì)

雖然轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和蛋白質(zhì)組測(cè)序在實(shí)驗(yàn)方法上差異很大，但這兩種方法的根本目的都是獲取基因的表達(dá)情況，兩者之間存在一定的共通之處。從生物學(xué)角度出發(fā)，mRNA水平可以體現(xiàn)基因表達(dá)的中間狀態(tài)，代表潛在的蛋白質(zhì)表達(dá)情況，然而蛋白質(zhì)是直接的功能執(zhí)行體，因此對(duì)蛋白水平表達(dá)的檢測(cè)有著不可取代的作用。

由于轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組研究手段的不完全性和互補(bǔ)性，目前的研究更多地傾向于將轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組研究整合起來(lái)，其目的和優(yōu)點(diǎn)有以下3點(diǎn)，首先，兩組學(xué)的整合分析可以獲得一個(gè)表達(dá)譜的“全景圖”，實(shí)現(xiàn)兩者的互補(bǔ)，對(duì)特定狀態(tài)下生物體中mRNA和蛋白質(zhì)表達(dá)水平進(jìn)行全方位分析。其次，將轉(zhuǎn)錄組和蛋白組整合分析可以獲得對(duì)差異表達(dá)譜的深入理解，挖掘受轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的關(guān)鍵mRNA或蛋白，尋找并驗(yàn)證某些重要的調(diào)控通路。另外，對(duì)于那些蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏或注釋不全的物種，通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建蛋白質(zhì)搜索庫(kù)，可大幅度提高蛋白質(zhì)鑒定數(shù)。

蛋白質(zhì)是細(xì)胞行使功能的載體，在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平，如果只能通過(guò)嚴(yán)格的轉(zhuǎn)錄調(diào)控去控制蛋白質(zhì)的合成，細(xì)胞是不太可能選擇精細(xì)調(diào)節(jié)機(jī)制的。通過(guò)比較蛋白質(zhì)組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)的數(shù)據(jù)將兩者聯(lián)系起來(lái)，可以更加準(zhǔn)確的掌握功能基因或蛋白的作用，找到基因相互作用網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提供單個(gè)基因的生物學(xué)功能。

4 轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析的應(yīng)用

按中心法則所述，基因表達(dá)的主要環(huán)節(jié)包括轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成，但其中又存在復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄后和翻譯后水平的調(diào)控。因此，單純從轉(zhuǎn)錄水平出發(fā)，并不能真正闡明基因的表達(dá)情況和調(diào)控機(jī)制。隨著測(cè)序技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)的不斷進(jìn)步，轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的整合分析成為近幾年研究的熱點(diǎn)，然而大量研究表明，當(dāng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行比較時(shí)，mRNA和蛋白質(zhì)之間的一致性通常很弱。

4.1 轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在動(dòng)物中的應(yīng)用

近幾年國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在動(dòng)物方面的研究主要圍繞動(dòng)物生理過(guò)程、繁殖調(diào)控及疾病對(duì)機(jī)體的影響等方面。例如，利用轉(zhuǎn)錄組與蛋白組測(cè)序技術(shù)研究體外受精和體外培養(yǎng)對(duì)早期胚外組織和胎盤中基因表達(dá)的影響；對(duì)不同發(fā)育時(shí)期絨山羊胎兒體側(cè)皮膚的轉(zhuǎn)錄組和蛋白組分析［19-20］；通過(guò)RNA-Seq和iTRAQ技術(shù)對(duì)動(dòng)物感染寄生蟲(chóng)后各器官中mRNA及蛋白表達(dá)變化的影響，利用RNA-Seq和iTRAQ技術(shù)研究不同日齡二斑葉螨的滯育機(jī)制，以及研究哺乳動(dòng)物感染布氏錐蟲(chóng)后細(xì)胞蛋白和轉(zhuǎn)錄水平的變化等［21-23］。

縱觀近年來(lái)轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的整合研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，整體上基因在mRNA水平和蛋白質(zhì)水平表達(dá)量的相關(guān)性極低，大部分研究中的相關(guān)系數(shù)均小于0.5。例如，Wang等［24］分別通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和蛋白組測(cè)序技術(shù)研究銅納米粒子和硫酸銅對(duì)點(diǎn)帶石斑魚(yú)的影響，在兩個(gè)處理組分別檢測(cè)到1 428和2 239個(gè)差異mRNA，354和140個(gè)差異蛋白，其中硫酸銅處理組轉(zhuǎn)錄組和蛋白組表達(dá)趨勢(shì)相反的mRNA高達(dá)124個(gè)；銅納米粒子處理組轉(zhuǎn)錄組和蛋白組表達(dá)趨勢(shì)相反的mRNA高達(dá)60個(gè)；梅金鑫［25］用芯片法和雙向電泳法研究肝部分切除后不同時(shí)間點(diǎn)大鼠肝細(xì)胞中基因的表達(dá)變化，分析mRNA和蛋白的表達(dá)變化發(fā)現(xiàn)，mRNA水平與蛋白質(zhì)水平的相關(guān)性較低，分析可能的原因包括mRNA的降解、選擇性剪切、基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控及翻譯后修飾等。

本課題組分別在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平研究產(chǎn)蛋高峰期及產(chǎn)蛋前期雞肝臟脂肪代謝的分子機(jī)制，對(duì)比兩組學(xué)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)錄水平和蛋白水平均檢測(cè)到的基因有59個(gè)，其中有58個(gè)mRNA-蛋白對(duì)在兩組學(xué)表達(dá)趨勢(shì)一致，與產(chǎn)蛋前期相比，只有一個(gè)基因HSPG2（Heparan sulfate proteoglycan 2）產(chǎn)蛋高峰期表達(dá)量在轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)，在蛋白水平上調(diào)，計(jì)算59個(gè)基因在兩組學(xué)之間表達(dá)量的相關(guān)系數(shù)為0.587?？傮w來(lái)說(shuō)，針對(duì)轉(zhuǎn)錄組和蛋白組結(jié)果的相關(guān)分析，除了在極少數(shù)研究中相關(guān)性略高，在大部分研究中都呈現(xiàn)較低的相關(guān)性。

4.2 轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在植物中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在植物上的研究主要用于植物生長(zhǎng)、果實(shí)成熟、品種選育、疾病及植物抗逆（如干旱脅迫、低溫脅迫、病菌脅迫）等方面。例如，對(duì)不同小麥品種進(jìn)行干旱脅迫下轉(zhuǎn)錄組和蛋白組學(xué)分析；從mRNA和蛋白質(zhì)水平研究油菜葉片對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制［26-27］；對(duì)不同性狀棉花纖維發(fā)育時(shí)期轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組進(jìn)行比較分析［28］，以及運(yùn)用iTRAQ技術(shù)分析Ca.pseudoreteaudii誘導(dǎo)的桉樹(shù)葉片差異蛋白，并與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析等［29］。

總結(jié)轉(zhuǎn)錄組蛋白組整合分析在植物上的研究，發(fā)現(xiàn)表達(dá)趨勢(shì)相同的mRNA-蛋白質(zhì)較少，大部分mRNA的變化和蛋白水平的變化趨勢(shì)相反，關(guān)聯(lián)性較低。例如，Peng等［30］對(duì)小麥品種干旱脅迫后進(jìn)行蛋白組學(xué)分析和芯片轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，僅有20個(gè)（27.0%）差異蛋白在mRNA與蛋白水平表達(dá)有相關(guān)性；蘇亞春［31］對(duì)甘鹿黑穗病菌脅迫后的不同品種甘蔗進(jìn)行iTRAQ分析，并與轉(zhuǎn)錄組關(guān)聯(lián)分析，差異蛋白與差異mRNA相關(guān)系數(shù)分別為0.150 2和0.246 6。分析其原因可能與甘蔗蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)信息量少有關(guān)，盡管基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)構(gòu)建了蛋白質(zhì)搜索庫(kù)，但注釋信息的完整性仍存在局限性。另外，可能存在轉(zhuǎn)錄后蛋白質(zhì)合成各步驟所受的限制，以及在此過(guò)程中的分子調(diào)控等影響因素。

4.3 轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在微生物中的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)外轉(zhuǎn)錄組與蛋白組整合分析在微生物領(lǐng)域的研究主要針對(duì)不同種類微生物對(duì)生物體或植物的致病性的影響，不同個(gè)體中微生物的表達(dá)量的差異的研究等。例如，對(duì)比蛋白組與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)研究氮有效性對(duì)水稻惡苗病菌致病性的影響［32］；對(duì)酸耐受副溶血性弧菌進(jìn)行差異蛋白組和比較轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)整合分析［33］等。

總結(jié)轉(zhuǎn)錄組蛋白組整合分析在微生物研究中的應(yīng)用，同樣發(fā)現(xiàn)mRNA表達(dá)量和蛋白水平表達(dá)量存在較大差異，mRNA水平的顯著差異只能在很小程度上反應(yīng)蛋白水平的差異，兩者相關(guān)性較低［34］。例如，Taniguchi等運(yùn)用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組和單細(xì)胞蛋白組對(duì)比個(gè)體中大腸桿菌的表達(dá)量發(fā)現(xiàn)，在總體水平上，mRNA和對(duì)應(yīng)的蛋白表達(dá)量的相關(guān)系數(shù)r＝0.77，然而在單細(xì)胞水平，不同菌株mRNA和對(duì)應(yīng)蛋白質(zhì)的拷貝數(shù)均呈負(fù)相關(guān)。其原因可能是mRNA和蛋白的生命周期不同，在大腸桿菌中，mRNA的表達(dá)隨時(shí)間呈現(xiàn)典型的下降趨勢(shì)，而蛋白的生命周期普遍長(zhǎng)于細(xì)胞周期。也就是說(shuō)任何一個(gè)瞬間mRNA的拷貝數(shù)僅僅能代表它當(dāng)下（最多幾分鐘內(nèi)）的表達(dá)情況，而同一瞬間的蛋白表達(dá)水平則反映很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)蛋白質(zhì)的累積表達(dá)量。此外，外界噪音也可能是造成mRNA-蛋白質(zhì)相關(guān)性低的原因［35-37］。

5 mRNA與對(duì)應(yīng)蛋白表達(dá)水平相關(guān)性低的原因

當(dāng)細(xì)胞適應(yīng)了轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后（如mRNA的剪接）、翻譯后（蛋白降解和輸出）的精細(xì)調(diào)控機(jī)制后，mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)豐度很可能會(huì)不一致。正如mRNA和蛋白質(zhì)之間的一致性可以驗(yàn)證測(cè)序數(shù)據(jù)的可信度一樣，兩者之間的差異也能暗示我們更多的生物學(xué)意義和調(diào)控機(jī)制。總結(jié)上述研究中對(duì)mRNA與其蛋白水平表達(dá)趨勢(shì)不一致的分析，其原因包括以下4點(diǎn)：

5.1 轉(zhuǎn)錄后、翻譯和翻譯后調(diào)節(jié)機(jī)制

基因的表達(dá)一般受到轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)層面的調(diào)控，mRNA與其對(duì)應(yīng)的蛋白質(zhì)之間表達(dá)量的相關(guān)性取決于很多調(diào)控因子和代謝過(guò)程。從RNA到蛋白再到表型是一個(gè)復(fù)雜且精細(xì)的過(guò)程，在mRNA形成之后，很可能發(fā)生如轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、表觀遺傳修飾（DNA甲基化、組蛋白修飾等）和翻譯后調(diào)控等調(diào)節(jié)活動(dòng)［38］。李茂峰［28］指出，由于存在轉(zhuǎn)錄后，翻譯和翻譯后的調(diào)節(jié)機(jī)制，還存在降解、酸化、糖基化等導(dǎo)致蛋白質(zhì)的異構(gòu)和數(shù)量改變的過(guò)程，而這些修飾作用往往對(duì)于細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)、生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老等過(guò)程起重要調(diào)節(jié)作用，也就是說(shuō)僅關(guān)注蛋白組和轉(zhuǎn)錄組的比較研究是不全面的，更值得注意的是將兩者聯(lián)系到一起的橋梁，即轉(zhuǎn)錄后調(diào)控作用，它直接決定了mRNA和蛋白質(zhì)的水平，今后必將成為功能基因組學(xué)的研究重點(diǎn)。除此以外，RNA的可變剪切、小RNA（miRNA、lncRNA等）、轉(zhuǎn)錄因子等都有可能參與改變mRNA或蛋白的表達(dá)和功能。

5.2 檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)不同

因?yàn)闄z測(cè)的時(shí)間點(diǎn)不同，可能在蛋白達(dá)到峰值的時(shí)候mRNA已經(jīng)降解或者在mRNA達(dá)到峰值的時(shí)候蛋白含量還在變化中，同時(shí)還存在降解、酸化、糖基化等導(dǎo)致蛋白質(zhì)的異構(gòu)和數(shù)量改變的過(guò)程。杜春芳［27］從RNA和蛋白質(zhì)水平研究甘藍(lán)型油菜葉片對(duì)低溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)脅迫早期表達(dá)趨勢(shì)相同的mRNA-蛋白數(shù)目較少，隨著時(shí)間的增加，相同趨勢(shì)mRNA-蛋白數(shù)目不斷增加，低溫誘導(dǎo)初始階段變化趨勢(shì)相同的差異mRNA和差異蛋白關(guān)聯(lián)性較低（r=0.4965），隨著脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，關(guān)聯(lián)性不斷提高（r=0.7626），這是由于蛋白的表達(dá)遲于mRNA的表達(dá)。

5.3 測(cè)序外界噪音

測(cè)序外界噪音一般由系統(tǒng)誤差和非目片段的測(cè)序信號(hào)造成。信噪比，即為有效信號(hào)／背景噪音，是測(cè)序結(jié)果中一個(gè)重要參數(shù)。高噪音影響就是低信噪比，信噪比越低結(jié)果越不可靠。因此，測(cè)序背景噪音也是造成mRNA-蛋白相關(guān)性低的原因之一。

5.4 非生物學(xué)因素

兩組學(xué)之間的差異性也可能由試驗(yàn)技術(shù)的局限性、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)類型等非生物學(xué)因素的差異導(dǎo)致。此外，馬月姣［33］在研究中指出，測(cè)序樣本的來(lái)源不同或狀態(tài)不同也會(huì)造成差異，因此需要坦然接受轉(zhuǎn)錄組與蛋白組相關(guān)性不高的事實(shí)。

因此，將轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)分析，才可能更加全面且深入地了解各個(gè)生物過(guò)程的分子機(jī)理［39］。

6 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白組學(xué)都是系統(tǒng)研究有機(jī)體生理狀態(tài)的常用工具。當(dāng)然，沒(méi)有一種工具可以提供完全的覆蓋和絕對(duì)的精確度。研究的核心不單是找出mRNA和蛋白質(zhì)之間一對(duì)一的關(guān)系，更是要通過(guò)轉(zhuǎn)錄組和蛋白組的整合分析區(qū)別出mRNA和蛋白質(zhì)的一致性或不一致性。轉(zhuǎn)錄組學(xué)或蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)通常只能體現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和分解作用平衡態(tài)的凈效應(yīng)，實(shí)際上兩者的不一致性只是合成與降解兩種過(guò)程交替的一種反映。mRNA和蛋白質(zhì)之間的一致性一定程度上可以驗(yàn)證測(cè)序數(shù)據(jù)的可信度，而兩者之間的差異往往透露出轉(zhuǎn)錄后干涉情況，暗示我們更多的生物學(xué)意義和調(diào)控機(jī)制。