分子生物学在蒙医药研究中的应用分子生物学在蒙医药研究中的应用

内蒙古民族大学蒙医药学院 王秀兰 教 授内蒙古民族大学蒙医药学院 王秀兰 教 授

2007.10.302007.10.30

一、分子生物学基本内容（一、分子生物学基本内容（核酸，蛋白质核酸，蛋白质） ）

二、核酸、蛋白质与生理、病理的关系二、核酸、蛋白质与生理、病理的关系

三、如何将分子生物学应用到蒙医药研究中三、如何将分子生物学应用到蒙医药研究中

2121 世纪科学技术发展中四大热门领域：世纪科学技术发展中四大热门领域：

信息技术领域（如互联网）信息技术领域（如互联网）

分子生物学领域（生物技术）分子生物学领域（生物技术）

材料科学领域（如纳米技术）材料科学领域（如纳米技术）

航空航天领域（如探月工程）航空航天领域（如探月工程）

一、分子生物学的基本内容一、分子生物学的基本内容

1.1. 分子生物学：分子生物学：

是一门从分子水平研究生命现象、生命本质、生命活动及规律的科学。

其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白

质质 -- 核酸体系和蛋白质核酸体系和蛋白质 -- 脂质体系。脂质体系。

其中核酸和蛋白质是核心内容。其中核酸和蛋白质是核心内容。

2.2. 核酸组成及结构核酸组成及结构

核酸包括核酸包括 DNADNA 和和 RNARNA 。。

DNADNA （脱氧核糖核酸）：（脱氧核糖核酸）：

携带有遗传信息。携带有遗传信息。

RNA RNA （核糖核酸）：（核糖核酸）：

分为分为 mRNAmRNA 、 、 tRNAtRNA 、 、 rRNArRNA ，，

与转录、翻译（即与蛋白质合成）有关。与转录、翻译（即与蛋白质合成）有关。

基因是遗传的基本单位

人类基因组包含约 30 亿个碱基对

约有 3 万余个的基因（编码特定蛋白）

3.3. 蛋白质组成及结构蛋白质组成及结构

蛋白质由氨基酸组成，蛋白质由氨基酸组成，

蛋白质的一级结构—氨基酸排列顺序蛋白质的一级结构—氨基酸排列顺序

GlyGly IleIle ValVal CysCys GluGlu GlnGlnAlaAla

SerSer

PhePheLysLys

ValVal CysCysProPro ArgArg AspAspLeuLeu

TyrTyr ThrThr

AsnAsn

LysLysHisHisLeuLeu

—COO-

H3N+—SS

血红蛋白结构示意图

4.4. 中心法则：中心法则：

遗传信息通过转录从遗传信息通过转录从 DNADNA 流向流向 RNARNA ，，

而而 RNARNA 又通过翻译决定蛋白质的合成，进又通过翻译决定蛋白质的合成，进

而决定生物体的功能。而决定生物体的功能。

这种这种 DNA→RNA→DNA→RNA→ 蛋白质的信息流动方式称蛋白质的信息流动方式称

为分子生物学的中心法则。为分子生物学的中心法则。即基因表达过程。即基因表达过程。

※ ※ 生物工程（生物工程）：生物工程（生物工程）：

通过对基因和蛋白质的加工处理，得到人们通过对基因和蛋白质的加工处理，得到人们

想要的东西。想要的东西。

如胰岛素，免疫球蛋白，各种细胞因子；如胰岛素，免疫球蛋白，各种细胞因子；

生产出各种器官，用于器官移植等。生产出各种器官，用于器官移植等。

基因 基因 mRNA mRNA 蛋白质蛋白质

二、核酸、蛋白质与生理、病理的关系二、核酸、蛋白质与生理、病理的关系

（一）核酸、蛋白质与生理的关系（一）核酸、蛋白质与生理的关系

1.1. 蛋白质约占细胞干重的蛋白质约占细胞干重的 70%70% 以上。以上。

2.2. 蛋白质是生命的物质基础，人体的各种蛋白质是生命的物质基础，人体的各种

生命现象和生命过程主要通过蛋白质的生生命现象和生命过程主要通过蛋白质的生

理功能体现出来。理功能体现出来。几乎全部生命过程及所几乎全部生命过程及所

有细胞活动都离不开蛋白质，因此，人们有细胞活动都离不开蛋白质，因此，人们

把蛋白质称为“功能分子” 。把蛋白质称为“功能分子” 。

蛋蛋白白质质约约占占细细胞胞干干重重的的7070%%以以上上

动物细胞的结构

3.3. 蛋白质在生物体内的蛋白质在生物体内的

存在形式如酶、抗原与抗体、存在形式如酶、抗原与抗体、

多肽激素、多种受体，各种多肽激素、多种受体，各种

转运蛋白、收缩蛋白以及转运蛋白、收缩蛋白以及

细胞骨架和结构蛋白等等。 细胞骨架和结构蛋白等等。 核糖核酸酶 A

4.4. 在转录和翻译合成蛋白质的过程中，也在转录和翻译合成蛋白质的过程中，也

需参与多种蛋白质。需参与多种蛋白质。

（二）（二）核酸、蛋白质与病理的关系核酸、蛋白质与病理的关系1.1. 一般认为，疾病发生的原因可大致分为两大类：一般认为，疾病发生的原因可大致分为两大类：

遗传因素和环境因素；也可认为疾病是遗传因素遗传因素和环境因素；也可认为疾病是遗传因素

和环境因素相互作用的结果。和环境因素相互作用的结果。

2. 2. 疾病的本质是由各种原因引起的蛋白质的质和量的改变所导致的蛋白质的功能紊乱。

一方面包括蛋白质一级结构改变、蛋白质环境的变化以及蛋白质被修饰后导致的蛋白质空间结构的改变，即质的改变引起的蛋白质功能紊乱；

另一方面，包括蛋白质的合成及降解变化，使一些蛋白质由无到有、由少变多；或反过来，使一些蛋白质由有到无、由多变少，即量的改变引起的蛋白质功能紊乱。

GG 蛋白介导的细胞信号转导途径蛋白介导的细胞信号转导途径

G蛋白介导的细胞信号转导途径

从医学分子生物学角度讲，基因结构及从医学分子生物学角度讲，基因结构及

表达的改变是疾病发生发展的重要机制，表达的改变是疾病发生发展的重要机制，

它们不仅改变蛋白质的质，也改变蛋白质它们不仅改变蛋白质的质，也改变蛋白质

的量。的量。

现代医学也发现，几乎所有人类疾病的发现代医学也发现，几乎所有人类疾病的发

生都程度不同地与遗传因素有关，这些遗生都程度不同地与遗传因素有关，这些遗

传就是基因结构及表达的改变。传就是基因结构及表达的改变。

DNADNA 分子分子

基 因基 因转录过程转录过程

mRNAmRNA

翻译过程翻译过程 蛋白质蛋白质 基因表达过程基因表达过程 人类基因组中约有人类基因组中约有 33 万余个编码特定蛋白的基因万余个编码特定蛋白的基因

整个过程受各种因素的影响

1990~20031990~2003 年间，由美国、英国、法国、德国、中年间，由美国、英国、法国、德国、中

国等国家参加的人类基因组计划，作为一项国际大协作国等国家参加的人类基因组计划，作为一项国际大协作

项目已经完成。我国从项目已经完成。我国从 19991999 年开始参加，承担完成了年开始参加，承担完成了

1%1%的工作量。该项目中主要完成了人类基因组序列测的工作量。该项目中主要完成了人类基因组序列测

定工作。定工作。

目前人们正在加强对各种基因及蛋白质的功能与生理、目前人们正在加强对各种基因及蛋白质的功能与生理、

病理的相关性（包括与环境的相关性）研究。这一段时病理的相关性（包括与环境的相关性）研究。这一段时

间称为间称为后基因时代后基因时代。 。

近几年来，诺贝尔医学生理学奖“内容” ，多属此类近几年来，诺贝尔医学生理学奖“内容” ，多属此类

研究。研究。

三、分子生物学在蒙医药研究中的应用三、分子生物学在蒙医药研究中的应用

1.1. 蒙医基础理论研究和蒙医疾病诊断过程中的应用：蒙医基础理论研究和蒙医疾病诊断过程中的应用： 如 哪一个偏多时，身体中哪种蛋白质的质和 如 哪一个偏多时，身体中哪种蛋白质的质和

量上发生变化了吗？量上发生变化了吗？ 如 增多时，神经系统发生改变了吗？哪种激素如 增多时，神经系统发生改变了吗？哪种激素

增多了？减少了？哪种受体功能改变了？增多了？减少了？哪种受体功能改变了？ 如 增多，消化不良时，胃里哪种消化酶减少了 ？如 增多，消化不良时，胃里哪种消化酶减少了 ？

如如 增多时，哪种蛋白质增多了呢？增多时，哪种蛋白质增多了呢？

这些过程中，归根到底，蛋白质在发挥作用。这些过程中，归根到底，蛋白质在发挥作用。 那么相关的蛋白质及其合成过程可否进行测定？那么相关的蛋白质及其合成过程可否进行测定？ 完全可以。目前能够直接测定多种蛋白质或其完全可以。目前能够直接测定多种蛋白质或其

相应的相应的 mRNAmRNA 。（只怕我们认识不到或不想干）。（只怕我们认识不到或不想干）

如有人对肾寒患者进行研究，发现与下丘脑视旁如有人对肾寒患者进行研究，发现与下丘脑视旁

核核 CRFCRF （促肾上腺皮质激素释放激素）的（促肾上腺皮质激素释放激素）的 mRNmRN

AA 转录受抑有关。转录受抑有关。

基因 基因 mRNA mRNA 蛋白质蛋白质

2.2. 蒙医临床上的应用：蒙医临床上的应用：

许多疾病与基因结构，转录及表达异常有关。许多疾病与基因结构，转录及表达异常有关。

蒙药治疗不一定能改变基因结构，但能促进某些蒙药治疗不一定能改变基因结构，但能促进某些

蛋白的蛋白的 mRNAmRNA 的表达，即调节蛋白质的合成，的表达，即调节蛋白质的合成，

从而治疗疾病；从而治疗疾病；

如砒霜（三氧化二砷）对某些白血病有显效，如砒霜（三氧化二砷）对某些白血病有显效，

机制是对该病基因机制是对该病基因 mRNAmRNA 的转录有下调作用。的转录有下调作用。

基因 基因 mRNA mRNA 蛋白质蛋白质

3.3.针灸研究中的应用：针灸研究中的应用：

研究成果较多，如电针针痛作用机制研究中发研究成果较多，如电针针痛作用机制研究中发

现，电针可引起脑内阿片肽基因及其他基因表达现，电针可引起脑内阿片肽基因及其他基因表达

的变化。的变化。

基因 基因 mRNA mRNA 蛋白质蛋白质

（阿片肽）（阿片肽）

4.4. 蒙药及其复方研究中的应用：蒙药及其复方研究中的应用：

（（ 11 ）药效评价：）药效评价：

有人对有人对 100100 多种草药进行研究，专门筛多种草药进行研究，专门筛

选抑制乙肝病毒选抑制乙肝病毒 DNADNA 的药物，以寻找有效的药物，以寻找有效

的乙肝药物。的乙肝药物。

又如低密度脂蛋白（又如低密度脂蛋白（ LDLLDL ）受体基因的表达）受体基因的表达

异常是形成高脂血症和动脉粥样硬化的重要因素。异常是形成高脂血症和动脉粥样硬化的重要因素。

有研究表明，丹参、大黄可提高高脂血症大鼠有研究表明，丹参、大黄可提高高脂血症大鼠

LDLLDL（低密度脂蛋白）受体（低密度脂蛋白）受体 mRNAmRNA 水平，从而水平，从而

具有降低血清胆固醇的药理作用。具有降低血清胆固醇的药理作用。

大量研究表明，传统医药的取效往往是通过对大量研究表明，传统医药的取效往往是通过对

基因的转录调控来实现的，通过这样的调控可以基因的转录调控来实现的，通过这样的调控可以

达到治疗疾病的目的。达到治疗疾病的目的。

甚至一些基因缺失或突变所引起的疾病，传统甚至一些基因缺失或突变所引起的疾病，传统

医药可通过对其他有关基因的转录调控进行补偿。医药可通过对其他有关基因的转录调控进行补偿。

基因 基因 mRNA mRNA 蛋白质蛋白质

（（ 22 ）药材鉴别及质量评价：）药材鉴别及质量评价：传统鉴定方法主传统鉴定方法主

要从药材的形态学特征、来源、理化特性等方面要从药材的形态学特征、来源、理化特性等方面

进行鉴定，这些方法对于鉴定特殊部位入药的药进行鉴定，这些方法对于鉴定特殊部位入药的药

材以及贵重药材的难度很大。材以及贵重药材的难度很大。

对植物药和动物药来说，用 DNADNA 指纹图谱技指纹图谱技

术来鉴别，具有方便、准确、迅速、简捷等特点。术来鉴别，具有方便、准确、迅速、简捷等特点。

人们在海马类、西洋参、麦冬类的评价方面取得人们在海马类、西洋参、麦冬类的评价方面取得

了可喜的成绩。了可喜的成绩。

（（ 33 ）改良药材品质、提高药品质量：）改良药材品质、提高药品质量：

可以通过改变药用植物和药用动物的基因来达可以通过改变药用植物和药用动物的基因来达

到提高某些成分的产量。到提高某些成分的产量。

如植物药三尖杉培养细胞中抗癌活性成分三尖如植物药三尖杉培养细胞中抗癌活性成分三尖

杉酯碱含量占生物碱总量的杉酯碱含量占生物碱总量的 70%70% 以上。远远高以上。远远高

于原植物中含量。于原植物中含量。

总之，从分子生物学的观点看，可认为总之，从分子生物学的观点看，可认为 :: 人体生理现象和病理过程均与基因和蛋白质密切人体生理现象和病理过程均与基因和蛋白质密切

相关。相关。 基因和蛋白质理论和方法，可用于蒙医基础理论基因和蛋白质理论和方法，可用于蒙医基础理论

研究、蒙医临床研究和蒙药研究等广泛领域中。研究、蒙医临床研究和蒙药研究等广泛领域中。 蒙医学要想加快现代化发展，真正想用现代科学蒙医学要想加快现代化发展，真正想用现代科学

技术来揭示自身科学内涵，有必要学习和利用分技术来揭示自身科学内涵，有必要学习和利用分

子生物学方法和手段。子生物学方法和手段。

让我们学习和了解分子生物学理论及知识，让我们学习和了解分子生物学理论及知识，

掌握和应用分子生物学的技术及手段，为蒙医药掌握和应用分子生物学的技术及手段，为蒙医药

的现代化发展做出应有的贡献！的现代化发展做出应有的贡献！

谢 谢 大 家 ！谢 谢 大 家 ！