蛋白質(zhì)組學(xué)(Proteomics)又稱蛋白質(zhì)體學(xué)，概念最早在1994年由Marc Wikins首先提出。蛋白質(zhì)組學(xué)是以蛋白質(zhì)組為研究對象，研究細(xì)胞、組織或生物體蛋白質(zhì)組成及其變化規(guī)律的科學(xué)。

蛋白質(zhì)組是指由一個基因組，或一個細(xì)胞、組織表達(dá)的所有蛋白質(zhì). 蛋白質(zhì)組的概念與基因組的概念有許多差別，它隨著組織、甚至環(huán)境狀態(tài)的不同而改變。 在轉(zhuǎn)錄時，一個基因可以多種mRNA形式剪接，一個蛋白質(zhì)組不是一個基因組的直接產(chǎn)物，蛋白質(zhì)組中蛋白質(zhì)的數(shù)目有時可以超過基因組的數(shù)目。 蛋白質(zhì)組學(xué)處于早期“發(fā)育”狀態(tài)，這個領(lǐng)域的專家否認(rèn)它是單純的方法學(xué)，就像基因組學(xué)一樣，不是一個封閉的、概念化的穩(wěn)定的知識體系，而是一個領(lǐng)域。

蛋白質(zhì)組學(xué)集中于動態(tài)描述基因調(diào)節(jié)，對基因表達(dá)的蛋白質(zhì)水平進(jìn)行定量的測定，鑒定疾病、藥物對生命過程的影響，以及解釋基因表達(dá)調(diào)控的機制。作為一門科學(xué)，蛋白質(zhì)組研究并非從零開始，它是已有20多年歷史的蛋白質(zhì)(多肽)譜和基因產(chǎn)物圖譜技術(shù)的一種延伸. 多肽圖譜依靠雙向電泳和進(jìn)一步的圖象分析；而基因產(chǎn)物圖譜依靠多種分離后的分析，如質(zhì)譜技術(shù)、氨基酸組分分析等。

由于可變剪輯及RNA編輯的存在，許多基因可以表達(dá)出多種不同的蛋白質(zhì)。因此，蛋白質(zhì)組的復(fù)雜度要比基因組的復(fù)雜度高得多。

如果某物種的基因組全序列已經(jīng)破譯，并不代表該物種的蛋白質(zhì)組也已破譯。 具體分析某個基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物要綜合基因組水平、轉(zhuǎn)錄水平和翻譯水平的修飾及調(diào)控來確定。

蛋白質(zhì)組學(xué)研究內(nèi)容主要有兩方面，一是結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)，二是功能蛋白質(zhì)組學(xué)。其研究前沿大致分為三個方面：

① 以重要生命過程或人類重大疾病為對象，進(jìn)行重要生理病理體系或過程的局部蛋白質(zhì)組或比較蛋白質(zhì)組學(xué)。

② 針對有關(guān)基因組或轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫的生物體或組織細(xì)胞，建立其蛋白質(zhì)組或亞蛋白質(zhì)組及其蛋白質(zhì)組連鎖群，即組成性蛋白質(zhì)組學(xué)。

③ 通過多種先進(jìn)技術(shù)研究蛋白質(zhì)之間的相互作用，繪制某個體系的蛋白，即相互作用蛋白質(zhì)組學(xué)，又稱為“細(xì)胞圖譜”蛋白質(zhì)組學(xué)。

此外，隨著蛋白質(zhì)組學(xué)研究的深入，又出現(xiàn)了一些新的研究方向，如亞細(xì)胞蛋白質(zhì)組學(xué)、定量蛋白質(zhì)組學(xué)等。蛋白質(zhì)組學(xué)是系統(tǒng)生物學(xué)的重要研究方法。

1、雙向電泳技術(shù)

雙向電泳主要是將將細(xì)胞（或組織）內(nèi)所有蛋白質(zhì)都分離開來，雙向凝膠電泳的原理是第一向基于蛋白質(zhì)的等電點不同用等電聚焦分離，第二向則按分子量的不同用SDS-PAGE分離，把復(fù)雜蛋白混合物中的蛋白質(zhì)在二維平面上分開。由于雙向電泳技術(shù)在蛋白質(zhì)組與醫(yī)學(xué)研究中所處的重要位置，它可用于蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄及轉(zhuǎn)錄后修飾研究，蛋白質(zhì)組的比較和蛋白質(zhì)間的相互作用，細(xì)胞分化凋亡研究，致病機制及耐藥機制的研究，療效監(jiān)測，新藥開發(fā)，癌癥研究，蛋白純度檢查，小量蛋白純化，新替代疫苗的研制等許多方面。近年來經(jīng)過多方面改進(jìn)已成為研究蛋白質(zhì)組的最有使用價值的核心方法。

2、質(zhì)譜技術(shù)及一系列派生技術(shù) （測蛋白質(zhì)序列）

包括生物質(zhì)譜、電噴霧質(zhì)譜、飛行時間質(zhì)譜

生物質(zhì)譜技術(shù)是蛋白質(zhì)組學(xué)研究中最重要的鑒定技術(shù)，其基本原理是樣品分子離子化后，根據(jù)不同離子之間的荷質(zhì)比（M/E）的差異來分離并確定分子量。對于經(jīng)過雙向電泳分離的目標(biāo)蛋白質(zhì)用胰蛋白酶酶解（水解Lys或Arg的-C端形成的肽鍵）成肽段，對這些肽段用質(zhì)譜進(jìn)行鑒定與分析。目前常用的質(zhì)譜包括兩種：基質(zhì)輔助激光解吸電離-飛行時間質(zhì)譜（MALDI-TOF-MS）和電噴霧質(zhì)譜（ESI- MS）

3 、蛋白質(zhì)互相作用研究：

酵母雙雜交，細(xì)菌雙雜交，免疫共沉淀技術(shù)，pull-down，F(xiàn)RET,BiFC等

酵母雙雜交系統(tǒng)由Fields和Song等首先在研究真核基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控中建立 。典型的真核生物轉(zhuǎn)錄因子， 如GAL4、GCN4、等都含有二個不同的結(jié)構(gòu)域： DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain)和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域(transcription-activating domain)。前者可識別DNA上的特異序列， 并使轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域定位于所調(diào)節(jié)的基因的上游， 轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域可同轉(zhuǎn)錄復(fù)合體的其他成分作用， 啟動它所調(diào)節(jié)的基因的轉(zhuǎn)錄。

雙雜交系統(tǒng)的建立得力于對真核生物調(diào)控轉(zhuǎn)錄起始過程的認(rèn)識。細(xì)胞起始基因轉(zhuǎn)錄需要有反式轉(zhuǎn)錄激活因子的參與。80年代的工作表明，轉(zhuǎn)錄激活因子在結(jié)構(gòu)上是組件式的（modular）, 即這些因子往往由兩個或兩個以上相互獨立的結(jié)構(gòu)域構(gòu)成, 其中有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域（DNA binding domain，簡稱為BD）和轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域（activation domain，簡稱為AD），它們是轉(zhuǎn)錄激活因子發(fā)揮功能所必需的。

4、蛋白質(zhì)定位：

熒光標(biāo)記技術(shù)，共聚焦熒光顯微鏡技術(shù)，免疫熒光，免疫化學(xué)等技術(shù)。

免疫熒光標(biāo)記技術(shù)是將已知的抗體或抗原分子標(biāo)記上熒光素，當(dāng)與其相對應(yīng)的抗原或抗體起反應(yīng)時，在形成的復(fù)合物上就帶有一定量的熒光素，在熒光顯微鏡下就可以看見發(fā)出熒光的抗原抗體結(jié)合部位，檢測出抗原或抗體。

根據(jù)抗原抗體反應(yīng)的結(jié)合步聚的不同，免疫熒光標(biāo)記技術(shù)可分為直接法、間接法、補體法和雙重免疫熒光法四種。直接法是將熒光素標(biāo)記的特異性抗體直接與相應(yīng)的抗原結(jié)合，以檢查出相應(yīng)的抗原成分。間接法是先用特異性抗體與相應(yīng)的抗原結(jié)合，洗去未結(jié)合的抗體，再用熒光素標(biāo)記的抗特異性抗體（間接熒光抗體）與特異性抗體相結(jié)合，形成抗原一特異性抗體一間接熒光抗體的復(fù)合物。因為在形成的復(fù)合物上帶有比直接法更多的熒光抗體，所以間接法要比直接法更靈敏一些。

半個多世紀(jì)以來，經(jīng)過許多學(xué)者不斷改進(jìn)和發(fā)展，使此項技術(shù)成為微生物學(xué)、免疫學(xué)、病理學(xué)及免疫組織化學(xué)中常用的一種免疫學(xué)實驗方法，在臨床上得到了廣泛的應(yīng)用，使許多疑難腫瘤得到了明確診斷。