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來源：科學共享圖庫

為了更好地了解是什麼驅動了地球上的生物多樣性，科學家曆來研究了物種之間的遺傳差異。但這隻能提供部分圖片。特定物種的特征不僅是其基因的結果，也是這些基因編碼的蛋白質的結果。因此，了解物種蛋白質組之間的差異——或所有可以表達的蛋白質——與了解基因組之間的差異同樣重要。

在一項新的研究中，耶魯大學研究人員比較了11種哺乳動物的皮膚細胞蛋白質組，這将有助于科學家了解生物多樣性的分子驅動因素，以及這些因素是如何随着時間的推移而演變的。

他們發現，雖然許多蛋白質在物種之間和物種内部也具有類似的變化，但一些蛋白質在物種之間更具變化性，這為哪些蛋白質在哺乳動物進化中可能更重要提供了線索。這項工作還可能幫助研究人員了解為什麼一些物種對癌症更具抵抗力。

他們的發現于9月9日在《科學進步》上發表。

艾莉森·理查德生态學和進化生物學名譽教授Günter Wagner表示，為了了解生物多樣性，同時了解不同物種的DNA是如何不同的，你可能還想知道物種的行為、發展和外觀如何不同。

耶魯醫學院藥理學助理教授劉燕生解釋道，這些屬性——一個物種的外觀、行為和發展——被認為與蛋白質水平的關系比與DNA的關系更密切。

然而，比較不同物種的蛋白質數量一直很困難，因為進行大規模分析的技術并不存在。但劉燕生應用了一種稱為數據無關采集質譜法的方法，現在允許研究人員做這種工作。

瓦格納表示，這是一個概念和技術突破，讓我們在這個更高、功能更相關的水平上工作。

劉燕生是耶魯大學癌症生物學研究所的成員，Wagner是系統生物學研究所的成員，兩者都位于耶魯大學西校區。在他們都參加的癌症系統生物學研讨會期間，他們的合作就在那裡開始了。

在這項研究中，研究人員量化了11種哺乳動物皮膚細胞中表達的所有蛋白質：兔子、大鼠、猴子、人類、綿羊、牛、豬、狗、貓、馬和負鼠。

他們發現，分析提供了無法通過其他技術獲得的信息。例如，盡管之前的研究研究了mRNA（用于創造蛋白質的遺傳物質）的差異，但他們發現，測量蛋白質提供了僅通過分析mRNA無法捕獲的額外信息，因為mRNA隻是蛋白質豐度的間接衡量标準。

一股mRNA攜帶創建蛋白質的代碼。雖然單個蛋白質可以具有特定功能，但蛋白質也可以相互作用并充當群。僅僅看mRNA并不能提供這些信息。

他們發現，特别是對于某些蛋白質類别，蛋白質與mRNA的關系非常低。這意味着僅mRNA配置文件就具有誤導性。

然後，該團隊研究了物種之間和同一物種内個體之間的蛋白質差異，發現對于大多數蛋白質來說，個體之間變化更大的水平在物種之間也更具變化。但有些蛋白質不符合這種趨勢。例如，與細胞分裂和RNA代謝相關的蛋白質在物種之間比一個物種的個體（在這種情況下是人類）之間的變化更大。這表明這些功能在哺乳動物進化中起着特别重要的作用。

從進化的角度來看，物種間與個體間差異非常有趣。比較兩者可以讓我們了解一個物種内部耐受的變異程度，我們可以利用這些信息來預測進化能力。

最後，研究人員比較了跨物種的蛋白質去除系統。有兩個主要系統負責去除細胞中的蛋白質，他們發現一個在不同物種之間相似，而另一個在不同的哺乳動物之間表現出相當大的差異。

這種蛋白質周轉決定了細胞改變狀态的速度。如果出現新的信号，細胞需要抛出其先前狀态所需的蛋白質，并創造新的蛋白質。

細胞改變狀态的速度可能與癌症有關。

健康細胞可以受到附近癌細胞的影響。“重要的是要了解蛋白質周轉率是否與活性細胞對腫瘤細胞的影響有關。也許對癌症更具抵抗力的物種，如牛和豬等有蹄動物，其細胞更不能改變狀态，也不太容易受到癌細胞的信号的影響。”

研究人員表示，了解癌症脆弱性隻是這項工作的一個潛在應用。例如，它們可以開始将蛋白質差異與不同物種的任何其他特征聯系起來。

蛋白質會受到化學修飾，當其他分子附着在蛋白質上并激活或停用蛋白質時，就會發生化學修飾。這些修飾有助于物種之間和物種内部不同的特征，因為它們在影響蛋白質功能方面發揮着重要作用。研究人員評估了這項研究中的一種修飾，即磷酸化，發現磷酸化水平的變化在很大程度上與蛋白質豐度的變化無關，為推動生物多樣性提供了另一層理解。研究人員将繼續評估未來工作中的其他修改。

這将提供更完整的畫面，并補充說，物種和個體之間的生物變異是地球上生物多樣性的塑造。測量不同物種蛋白質和改性蛋白質的差異将促進我們在分子水平上對生物多樣性的理解。

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