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蛋白质水平的动态变化是细胞保持活力和进行生命活动的基本特征和必要前提。任何时间点，细胞内特定蛋白质的水平取决于其合成与降解过程之间的动态平衡。因此，在维持蛋白质动态平衡中，蛋白质的降解具有与蛋白质合成同样重要的作用。在真核细胞中，泛素蛋白酶体系统执行了蛋白质降解的主要职能，并且调控了许多基本的细胞过程，包括细胞周期调控，细胞存活以及细胞凋亡。 人类对蛋白质降解过程的研究始于上世纪八十年代，近年来已经发展成为现代生物学的一个非常重要的研究领域。这是因为所有的蛋白都必须被适时的降解，细胞的基本的生命过程例如细胞周期的进行才得以成为可能。伴随着高通量筛选，芯片，下一代测序与质谱等各种组学技术的发展，我们正在进入一个系统生物学的时代。然而大部分高通量技术主要集中在检测蛋白质合成部分，而缺少高通量的全基因组范围内特异的检测蛋白质稳定性的方法。因此，从全局角度来看，我们迫切的需要将蛋白质组学有表达推向降解，发展一种高通量的蛋白质降解速率研究方法。基于这一现状，我们集合双荧光技术，基因芯片和高通量克隆技术设计了全基因组蛋白质稳定性检测方法:ProTA(Protein Turnover Assay)技术。 在第一部分工作中，我们证明了ProTA技术的设计理念，即在X-mEGFP-flag2-UB-mRFP-flag2（简写为:X-mEGFPfu-mRFPf）的表达顺序结构中，目标蛋白，mEGFP与mRFP共融和表达，mEGFP与mRFP之间利用特殊的UB连接，在翻译完成之后，UB会被胞内的去泛素化酶切开从而形成分离的X-mEGFPfu与mRFPf.mRFP的表达水平充当了内参作用，mEGFP则被融合到靶标蛋白X的C端，成为靶标蛋白X胞内丰度的测量尺，通过mEGFP/ mRFP的比值我们可以精确界定在单个细胞内特定蛋白X的相对稳定性。Western blotting的结果显示任何生物学事件或化学刺激，当选择性改变融合蛋白X-mEGFPfu的稳定性时，都将会导致融合蛋白X-mEGFPfu丰度的变化，但是不会影响mRFPf的丰度，进而导致mEGFP/mRFP比值的改变。 在第二部分工作中，我们利用高通量克隆技术，流式细胞分选技术与DNA芯片技术实现了ProTA在全基因组范围内对蛋白质稳定性的测定。具体是首先，利用高通量的Gateway克隆技术，将来源于hORFeome V5.1的所有基因的C端分别融合上mEGFPf-mRFPf双荧光蛋白;然后利用慢病毒技术，所有基因以单拷贝的比例整合到细胞基因组上，构建含有hORFeome V5.1所有基因的ProTA细胞文库;最后利用FACS技术按照mEGFP/mRFP来分选ProTA细胞文库到8个细胞亚群，提取基因组，共同引物半定量扩增ORFs，并芯片杂交，最终计算出反应蛋白质稳定性的参数PSI。 在第三部分工作中，利用ProTA技术，我们系统的检测了化疗药物Bortezomib对于细胞蛋白质降解组的影响。很多疾病的病理过程都与蛋白质降解途径的不正常有关，许多肿瘤细胞与病毒也是利用泛素蛋白酶体系统扰乱蛋白质的降解，从而达到肿瘤细胞的扩散或对宿主细胞的入侵。目前许多影响蛋白质降解途径的药物已经或正在发展之中。已有的研究结果和临床试验的数据都显示这类药物对很多目前难以治愈的疾病都具有极高的潜在药用价值。Bortezomib是目前唯一应用于临床的一个蛋白酶体抑制剂，在体内外对多种肿瘤细胞均有抗肿瘤活性，如白血病、骨髓瘤、胰腺癌和前列腺癌等。 阐释细胞信号网络需要高通量的系统的方法，例如转录组芯片，定量蛋白质组以及基因组范围内的RNAi筛选等。到目前为止，BTZ作为一种蛋白酶体的抑制剂，还是没有系统的检测BTZ处理之后对细胞降解组的影响。因此在第三部分工作中，利用ProTA技术，系统的检测了BTZ处理后蛋白质降解组的变化。利用生物信息学的分析结果，发现FASN参与的脂肪酸代谢拮抗了BTZ的药物毒性，同时IL-6参与BTZ抗药性的产生。最后利用CPI分析的结果，我们理性的设计了新的药物联用模式。同时，还发现BTZ稳定了蛋白酶体亚单位PSMC1与PSMD10。因此，利用ProTA技术检测蛋白质降解组的变化有助于阐释药物的机制与药物抗性的产生。