主要的困难来自于技术层面上。真核生物的蛋白质合成可以很容易地由SILAC等标记质谱技术来进行大规模的周转率(turnover)定量研究,而原核生物,尤其是自养型细菌,存在着非常复杂的氨基酸转换代谢途径,使得SILAC无法被使用,从而难以研究蛋白质的周转率。用氮-15同位素代谢标记法进行全氮代谢标记,虽然可以标记新合成的蛋白质,但其质谱鉴定和定量却一直是个难题,以往的研究一般只能定量几十个蛋白,这对拥有数千个蛋白质的细菌而言无异于杯水车薪。另一方面,tRNA组的全定量测定一直是个难题,由于tRNA种类繁多、物理化学特征极为相似、序列高度保守、碱基修饰严重、二级和三级结构极为稳定等因素,对其进行特异性的分别测定极其困难,此前还没有tRNA特异性的单碱基分辨率全定量测定报道。

  暨南大学生命与健康工程研究院的何庆瑜、张弓教授团队为此开发了多项新技术。第一项技术是开发了全氮代谢标记蛋白质质谱的搜库算法,成功地定量了大肠杆菌细胞质中超过一千种蛋白质(总共约1500种),可以对细菌蛋白质的合成进行以分钟为单位的时序追踪。第二项技术是首次实现了tRNA特异性的全定量测序技术,可以富集tRNA,并使用一系列巧妙的实验和算法解决了种类繁多、物化特征相似、碱基修饰、强二级结构等问题,达到了单碱基分辨率。第三项技术是自行设计组装了一套细菌生长连续测定系统,在完全无干扰的情况下可以在摇动中每秒测定一次细菌的密度并实时记录,获得精密的细菌生长曲线。