病原微生物常會引起一些感染性疾病，為了解這些病原微生物的毒性因子、抗原以及進行疫苗制備，需要進行病原微生物的蛋白質(zhì)組學(xué)研究，一些公司提供蛋白質(zhì)組學(xué)服務(wù)。因為蛋白質(zhì)是生命活動的執(zhí)行者，一切基因和轉(zhuǎn)錄層次的變化，最終都是要在蛋白質(zhì)的層次發(fā)生變化才能表現(xiàn)出其生命意義，因此蛋白質(zhì)組學(xué)備受生命科學(xué)研究者的關(guān)注。

蛋白質(zhì)是生物功能的最終執(zhí)行者，不僅開放閱讀框ORF和基因的最后確定需要蛋白質(zhì)研究的參與，而且由于存在mRNA水平的加工和蛋白翻譯后修飾，基因拷貝數(shù)和蛋白質(zhì)最終數(shù)量之間并沒有線性的對應(yīng)關(guān)系。在后基因組時代蛋白質(zhì)才是生命科學(xué)研究的核心所在。傳統(tǒng)的對單個蛋白質(zhì)的研究已經(jīng)無法滿足后基因組時代的要求，而必須以蛋白質(zhì)組的方式來研究蛋白質(zhì)。

在病原微生物-宿主的相互作用體系中，因為病原微生物組的蛋白組相對簡單，因此病原微生物成為應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)研究這個體系時的首要目標(biāo)。體外培養(yǎng)條件下獲取大量病原微生物相對簡單，早期相關(guān)研究主要集中在體外培養(yǎng)環(huán)境下的病原微生物的蛋白質(zhì)組學(xué)。

在體內(nèi)蛋白組的實驗中，因為與大量宿主細(xì)胞相比，病原微生物的蛋白量通常遠(yuǎn)小于宿主；同時，入侵宿主的病原微生物的量通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于體外培養(yǎng)。為了達(dá)到更高的選擇性和靈敏度，首先要解決的問題是從宿主細(xì)胞中分離出體內(nèi)病原微生物。絕大多數(shù)對于病原微生物的研究都以在體內(nèi)實驗獲得在感染過程中的相關(guān)機制作為最終的目標(biāo)，關(guān)于病原微生物的蛋白組研究同樣如此。相信隨著體內(nèi)病原微生物分離和蛋白質(zhì)組學(xué)液質(zhì)聯(lián)用平臺的進一步發(fā)展，將實現(xiàn)在體內(nèi)鑒定到與體外培養(yǎng)條件下數(shù)量相近的蛋白。病原微生物的蛋白組學(xué)研究主要有以下作用。

1、用于疫苗開發(fā)和診斷分析

病原微生物蛋白質(zhì)組學(xué)通過研究宿主和微生物的相互關(guān)系，尋找免疫靶點和診斷靶點，開發(fā)新型疫苗。蛋白質(zhì)組研究方法與免疫雜交方法相結(jié)合的研究已廣泛應(yīng)用于宿主對病原菌的體液和細(xì)胞免疫應(yīng)答研究中，并形成了蛋白質(zhì)組的一個新的分支：免疫蛋白質(zhì)組。通過細(xì)菌蛋白質(zhì)組與宿主多克隆血清的雜交反應(yīng)，可以發(fā)現(xiàn)新的抗原決定因子群，用于疫苗開發(fā)和診斷分析。

結(jié)核分支桿菌是對人類健康威脅最大的病原體之一，是當(dāng)今世界上成年人傳染病中的主要殺手，是結(jié)核病的胞內(nèi)致病菌，其在人體內(nèi)的主要宿主細(xì)胞為巨噬細(xì)胞。結(jié)核分支桿菌和巨噬細(xì)胞之間相互作用機制的闡明，對結(jié)核病致病機理的研究以及治療有著重要意義。有研究者以人THP-1細(xì)胞(人急性白血病單核細(xì)胞株，可誘導(dǎo)分化為巨噬細(xì)胞)為研究對象，以結(jié)核分支桿菌蛋白質(zhì)組芯片作為研究平臺，并輔助以定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)探究結(jié)核分支桿菌H37Rv與人類THP-1巨噬細(xì)胞之間的相互作用。

研究采用的結(jié)核分支桿菌蛋白質(zhì)組芯片是一種具有高通量、微型化、平行化及快速分析的特點的工具，能夠全局性分析結(jié)核分支桿菌蛋白和巨噬細(xì)胞蛋白之間的相互作用。研究者所構(gòu)建的結(jié)核分支桿菌與巨噬細(xì)胞蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)，將會發(fā)現(xiàn)一批與結(jié)核分支桿菌感染、潛伏、致病相關(guān)的關(guān)鍵蛋白，進而發(fā)展成藥物靶標(biāo)、診斷標(biāo)志物，從而有助于結(jié)核病的分子診斷、藥物和疫苗開發(fā)。

2、研究遺傳和變異

主要是通過蛋白質(zhì)組研究結(jié)果與基因組預(yù)測的ORF相比較來校正基因組的研究結(jié)果。如有研究者在對結(jié)合分支桿菌H37Rv的蛋白質(zhì)組學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)了6個蛋白質(zhì)是其基因序列推定編碼的蛋白質(zhì)中所沒有的。這說明以往分析H37Rv測序結(jié)果的算法還有缺陷，而蛋白質(zhì)組的研究結(jié)果可以對基因組的研究結(jié)果起到補充和修正的作用。另一方面，通過同一致病菌不同病株的蛋白質(zhì)組研究，可以對病株進行分類。這種在蛋白組分析水平上得到的微生物變異程度要比在DNA水平上的要高，可充分體現(xiàn)微生物高度的遺傳多樣性。

3、用于病原菌致病機理及毒力因子的研究

通過在整體水平上比較病原菌和非致病菌的蛋白質(zhì)譜，以及在各種環(huán)境條件下致病菌毒力和蛋白質(zhì)譜的變化，可以發(fā)現(xiàn)致病株的毒力調(diào)控機制和毒力因子。研究者通過結(jié)核分支桿菌病原菌株H37Rv和作為疫苗的菌株BCG的差異蛋白質(zhì)組初步分析，發(fā)現(xiàn)兩菌間有31種可以作為標(biāo)志物的差異蛋白質(zhì)。

4、藥物抗性研究

通過抗性菌株與敏感菌株的差異蛋白質(zhì)組研究，可以對細(xì)菌耐藥機制進行研究，發(fā)現(xiàn)抗藥性相關(guān)因子，為新藥研究提供線索。

5、抗菌藥物的開發(fā)

首先是通過分析細(xì)菌對抗菌藥物有不同反應(yīng)的菌株的蛋白質(zhì)組可以尋找新的抗菌藥物篩選靶點和模式。而利用一組作用位點類似的抗菌藥物可以篩選出與該類藥物相應(yīng)的標(biāo)志物和作用模式，確定標(biāo)志物和作用模式又可用于篩選新的候選藥物或用于確證一些新的化合物的真實作用機制和位點。

隨著病原微生物蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展，早期圍繞著體外培養(yǎng)病原微生物和蛋白鑒定的工作已經(jīng)不再成為主流，而研究感染后體內(nèi)病原微生物和宿主細(xì)胞的工作在近幾年不斷增加。通過在系統(tǒng)層次高通量高覆蓋率分析感染后病原微生物和宿主蛋白組的變化，將有助于更加深入地認(rèn)識在感染過程之中二者分別使用的主要分子機制。