新型整体材料的制备及其在蛋白质组学中的应用

蛋白质组学是后基因时代生命科学研究的核心内容之一,其中发展高分辨、高灵敏度、高准确性和高通量的分析技术至关重要。整体材料具有制备简单、传质速度快、色谱柱反压低、表面易修饰等优点,因此已被广泛用于蛋白质组学研究中。本文对各种整体材料(包括有机聚合物整体材料、硅胶整体材料、有机-无机杂化整体材料)的制备方法及其在蛋白质组学研究(如蛋白质的酶解、蛋白质和肽段的分离以及在线酶解-分离-鉴定的高通量分析)中的应用进行了系统综述。     

蛋白质组学定量的技术与方法研究进展

蛋白质组学是一门在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科。定量蛋白质组学是指通过某种方法或技术，对生物样品(细胞、组织或体液等)在某些过程中蛋白质的含量进行比较分析。近几年来，定量蛋白质组的技术发展很快，稳定同位素标记技术的提出，为准确定量在细胞或组织体系中发挥重要功能的低丰度蛋白质提供了一个理想的方法。本文综述了蛋白质组定量分析技术及其最新的研究进展。     

化学生物学新前沿——化学蛋白质组学

随着包括人类在内的主要模式生物的基因组计划的完成,生命科学的研究重心转向蛋白质组的研究--在对应基因组的整体蛋白质水平上系统研究调控细胞生命活动的蛋白质.化学蛋白质组学是化学生物学在后基因组时代的最新发展:化学蛋白质组学利用化学小分子为工具和手段,以基于靶蛋白质功能的新战略探测体内蛋白质组,是新一代的功能蛋白质组学.本文综述了化学蛋白质组学的最新进展、有关技术及其在生物医学和药物研发等方面的应用,并对化学蛋白质组学的发展趋势和前景进行了讨论.     

高通量蛋白质组学分析研究进展

基于质谱的蛋白质组学技术已经日趋成熟,可以对细胞和组织中的成千上万种蛋白质进行全面的定性和定量分析,逐步实现“深度覆盖”。随着生物医学日益增长的大队列蛋白质组学分析需求,如何在保持较为理想的覆盖深度下实现短时间、快速的“高通量”蛋白质组学分析已成为当前亟需解决的关键问题之一。常规的蛋白质组学分析流程通常包括样品前处理、色谱分离、质谱检测和数据分析。该文从以上4个方面展开介绍近10年以来高通量蛋白质组学分析技术取得的一系列研究进展,主要包括:(1)基于高通量、自动化移液工作站的蛋白质组样品前处理方法;(2)基于微升流速液相色谱与质谱联用的高通量蛋白质组检测方法;(3)利用灵敏度高、扫描速度快的质谱仪实现短色谱梯度分离下蛋白质组深度覆盖的分析方法;(4)基于人工智能、深度神经网络、机器学习等的蛋白质组学大数据分析方法。此外,对高通量蛋白质组学面临的挑战及其发展进行展望。总而言之,预期在不久的将来高通量蛋白质组学技术将会逐步“落地转化”,成为大队列蛋白质组学分析的利器。     

基于质谱的单细胞蛋白质组学分析方法及应用

细胞是生命体的最小组成单位,遗传及外部环境等因素使单细胞异质性广泛存在于众多生物体中。传统的生物学实验获得的结果多是大量细胞的平均测量值,因此在单细胞层面开展研究对于精确理解细胞的生长发育以及疾病的诊断与治疗至关重要。而作为重要的细胞和生命活动的执行者,蛋白质由于其不具备扩增特性,且种类繁多、丰度低、动态分布范围宽,与核酸等其他生物大分子相比,其单细胞组学研究相对滞后。而在所有的检测手段中,荧光检测以及电化学分析方法具有极高的灵敏度,但是囿于其研究通量有限,以及电化学活性依赖,很难成为普适性的单细胞蛋白质组学研究方法。质谱分析作为传统蛋白质组学中最为核心的研究技术,由于其高灵敏、高通量、结构信息丰富等特点,在单细胞蛋白质组学研究中独树一帜。该文综述了近年来基于质谱的单细胞蛋白质组学研究中的代表性方法,根据质谱分析前蛋白质分离方式的差异,将其分为基于毛细管电泳分离、液相色谱分离和无分离手段的直接检测3类方法,在介绍研究现状的同时对这些方法在细胞通量、蛋白质鉴定数目、灵敏度以及方法应用方面进行了总结与比较。最后,基于目前研究中面临的挑战以及发展趋势对基于质谱的单细胞蛋白质组学的研究前景进行了展望。     

差异蛋白质组学在水生动物免疫研究中的应用

差异蛋白质组学是指依据蛋白质样品在不同时期、不同组织、不同状态或不同外界条件下表达不同,来筛选、鉴定蛋白质,可以通过对差异蛋白质的分析鉴定研究编码该差异蛋白的基因,扩展对该基因功能的研究,也可以结合功能蛋白质组学研究,发现新的蛋白质,完善已有的蛋白质组数据库.     

磷酸化蛋白质分析技术在蛋白质组研究中的应用

磷酸化修饰蛋白质的分析是蛋白质组研究中的重要内容。对于目前磷酸化蛋白质分析所涉及的各种方法,包括放射性同位素标记,抗体免疫印记等传统方法和以串联质谱各种扫描技术为基础,结合亲和提取、液相色谱-质谱联用等手段的新技术、新方法,以及这些技术在磷酸化蛋白质组学中的应用予以评述。     

色谱技术在蛋白质组学研究中的应用引言

蛋白质组是指一个有机体的基因组所表达的全部蛋白质。蛋白质组学是研究有机体蛋白质的组成及其变化规律的科学。蛋白质组成的高度复杂性和随时间、空间变化的特点,对蛋白质组的研究技术和方法提出了巨大挑战。色谱作为现代分离科学的核心技术之一,在蛋白质组研究中发挥了重要作用。我们可以通过对组织、细胞或体液中成千上万种蛋白质/多肽的色谱预分离,降低样本的复杂程度,提高蛋白质的鉴定率;我们可以通过亲和色谱对翻译后修饰的蛋白质/多肽进行特异性富集分离,去除非修饰的蛋白质/多肽,实现修饰蛋白的成功鉴定;我们还可以通过色谱 质谱联用技术,获得蛋白质/多肽在色谱分离中的保留时间或峰面积,实现蛋白质的规模化定量与鉴定等。 为了集中展示我国科学家在色谱技术及其在蛋白质组学研究中的应用方面所取得的成果,《色谱》杂志特此在2010年第2期编辑出版了“色谱技术在蛋白质组学研究中的应用”专栏。我们邀请了在该领域具有突出成绩或学术造诣的部分专家、学者撰写了相关的学术论文和综述。希望通过这些文章所介绍的工作,为进一步提高色谱技术在蛋白质组学研究中的应用水平,推动我国蛋白质组学的发展和取得创新性的研究成果作出贡献。     

蛋白质及多肽C端测序的研究进展

C端序列是蛋白质和多肽的重要结构与功能部位,对蛋白质的生物功能甚至起决定性作用。另外,C端剪切也是蛋白质重要的翻译后修饰之一。随着蛋白质组学研究的不断深入,蛋白质C端测序对其功能研究将发挥越来越重要的作用。一些新的蛋白质C端测序方法已建立,提高了灵敏度和重复性,能够在蛋白质组水平应用。本文较系统地介绍了蛋白质C端测序3种方法:羧肽酶法、化学法及串联质谱法的原理、特点、应用及在蛋白质组学研究中的新进展。随着C端测序新方法的不断建立,将在蛋白质组研究中发挥更大的作用。     

MEWS

针对蛋白质组学研究中^18O标记存在的一些问题，北京放射与辐射医学研究所、蛋白质组研究中心、蛋白质组学国家重点实验室钱小红研究小组创新性地提出了一种基于酸酐双功能试剂修饰辅助的稳定同位素^18O标记的蛋白质组双重定量新方法。     

生物质谱

质谱已成为生物和生物化学研究的一个重要的分析工具，特别是在蛋白质组学研究的作用更显突出，它的分析速度、准确性和灵敏度都是传统分析技术所不可比拟的。主要介绍了两种近年来发展最为迅速、应用最为广泛的软离子化质谱技术：即基体辅助激光解吸离子化质谱（MALDI－MS）和电喷了子化质谱（ESI－MS）的原理、技术的最新进展，并简单介绍了它们在蛋白质和多肽分析中的应用。     

分析化学进展

随着纳米材料、膜材料、有机功能材料、离子液体,以及光电技术、计算机科学的发展,分析化学在色谱、质谱、光谱、电分析等各分支领域都取得了重要进展。当然,分析化学的发展也有力地推动了我国的生命科学、材料科学、医学、生态与环境化学、矿产、食品安全等许多领域和学科的发展和进步。近年来,我国分析化学学科在与生命科学的学科交叉研究十分活跃,主要集中在蛋白质组学、代谢组学、金属组学中的新分析方法和新分析技术,例如纳米生物技术、生物传感器、微流控系统与芯片技术等,取得了一大批重要的研究成果。此外,针对食品安全、生态环境监测、药品检测、流行疾病应急响应等人们关注的热点开发了许多新的实用技术与方法;在大中型分析仪器的研发方面也取得喜人的进步。共引用97篇参考文献。     

近年中国色谱研究进展

20世纪末至今,是中国色谱学科全面快速发展的重要时期。伴随着生命科学、材料科学、能源科学、环境科学等学科的不断发展,特别是功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学和糖组学等组学研究的兴起,色谱学科得到了更加密切的关注和更加广泛的运用,我国色谱工作者也在上述方面取得了显著的成绩,一些研究成果在国际上具有一定的影响力。本文对近年来我国色谱工作者在色谱基础理论、分离分析方法与技术、新型色谱柱和富集材料、新型色谱分析仪器设备以及相关开发与应用等方面的一些典型工作进行介绍。     

蛋白质组的分离与分析及其应用进展

蛋白质组学正在成为分析化学研究的热点。本文综述了蛋白质组的高通量分离和分析技术，包括双向凝胶电泳、生物质谱、二维谱新技术和蛋白芯片的发展现状以及蛋白质组学的最新应用进展，并展望了分析化学在蛋白质组学领域今后的发展。     

蛋白质组学技术前沿进展

蛋白质组学是以生物体系整体蛋白质为研究对象的新的研究领域,已经成为后基因时代中生命科学最重要研究方向之一。 近年来,蛋白质组学研究取得了令人鼓舞的进展,一系列新技术与新方法得到了快速的发展。 本文总结了2013年以来蛋白质组学研究的有关新技术,并对其发展进行了展望。     

蛋白质组学中的固定化酶反应器制备的研究进展

固定化酶反应器作为蛋白质组学研究中"bottom-up"策略重要的组件,具有酶解快速、酶解效率高、酶稳定性和活性高、简单易操作、能够与多种检测方式联用等优点,对于发展高效快速的蛋白质组学分析方法具有重要意义。本文就固定化酶反应器的制备方法及其在蛋白质组学中的应用做简单的概述,着重介绍酶的固定方法、固定化酶的载体、用于固定的酶的种类。近几年固定化酶反应器的研究集中于提高固酶量、保持酶活性、增加酶解效率、减小非特异性吸附等方面。研究结果表明,采用纳米材料、整体材料等新型载体,提高载体亲水性,采用多酶同时酶解等方法能够有效改善固定化酶反应器的性能,提高蛋白质的鉴定效率。     

Microchip-Based Nano Chromatography and Nano Capillary Electrophoresis in Genomics and Proteomics

The growing interest in proteomics and genomics needs analytical techniques capable of detecting proteins and nucleic acids at the ng L^?1 levels due to the small amounts of various proteins and nucleic acids in living cells. During the last decade remarkable development has occurred in the evolution of chromatographic and capillary electrophotetic methods on microchips. These methods are called nano liquid chromatography (NLC) and nano capillary electrophoresis (NCE). The present review article describes the application of NLC and NCE to proteomics and genomics research The analyses of proteins and nucleic acids at low levels is described together with the optimization and future trends of nano methods in genomics and proteomics.     

Novel liquid-chromatography columns for proteomics research

The enormous interest in proteomics research in recent years has inspired many developments in peptide chromatography. Different strategies have been developed to cope with the vast complexity of proteomics samples, trying to provide sufficient degree of separation to be able to exploit fully the potential of protein identification by mass spectrometry (MS). As reversed-phase liquid chromatography (RPLC) coupled to MS is still the method of choice for the analysis of protein digests, many efforts focus on the development of high-efficiency RP methods (e.g., monolithic columns and ultra-high-performance LC). This can also increase the speed and the sensitivity of the analysis of protein digests.As RPLC-MS alone is unlikely to provide sufficient resolution to unravel the composition of highly complex samples comprehensively, multidimensional methods will remain essential in proteome research. In this area, hydrophilic interaction chromatography (HILIC) seems to be a promising alternative to the traditional strong cation-exchange-based methods. Also, HILIC has found application in the analysis of post-translational modifications (e.g., phosphorylation and glycosylation).This review describes recent developments in LC methods for proteomics research, focusing on advances in column technology and the application of novel column materials. Illustrative examples show the possibilities of the new columns in proteomics research.     

Novel analytical methods for characterising binding media and protective coatings in artworks

Since the first reported analytical studies and technical examinations of art and archaeological objects conducted in the late 18th century, analytical techniques and methods applied to the study of artworks have constantly grown. Among the materials composing the art object, organic compounds used as binding media or protective coatings have attracted the attention of the conservation profession given their noticeable ability for undergoing morphological and chemical changes on ageing. Thus, the aim of this paper is to review the most recent advances in the identification and determination of organic compounds present in art and art conservation materials. Immunofluorescence techniques have been proposed in recent decades as an alternative to the classical and simpler microchemical tests. Besides, a variety of instrumental techniques have also been improved in an attempt to enhance the sensitivity, repeatability and accuracy of the analytical results. Spectroscopic techniques, such as UV-vis, FTIR and Raman spectroscopy, have been coupled with light microscopes for these purposes. Synchrotron radiation FTIR microspectroscopy has also been successfully applied to the analysis of artworks. Mass spectrometry has also been increasingly used as a detector system coupled with a chromatographic device. Chromatographic methods have also improved in recent years. Paper and thin layer chromatographic techniques have been progressively replaced with gas chromatography (GC), pyrolysis-GC, high performance liquid chromatography and capillary electrophoresis. More complex proteomics hyphenated techniques, such as nano-liquid chromatography-nano-electrospray ionisation/collision quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry, have been recently applied to the identification and determination of proteinaceous binders. Microbeam analytical techniques have also been incorporated into the list of advanced instrumental techniques for art conservation purposes. Finally, a number of new instrumental techniques have been proposed as a suitable alternative to the conventional microscopy techniques for morphological studies.     

The role of liquid chromatography in proteomics

Proteomics represents a significant challenge to separation scientists because of the diversity and complexity of proteins and peptides present in biological systems. Mass spectrometry as the central enabling technology in proteomics allows detection and identification of thousands of proteins and peptides in a single experiment. Liquid chromatography is recognized as an indispensable tool in proteomics research since it provides high-speed, high-resolution and high-sensitivity separation of macromolecules. In addition, the unique features of chromatography enable the detection of low-abundance species such as post-translationally modified proteins. Components such as phosphorylated proteins are often present in complex mixtures at vanishingly small concentrations. New chromatographic methods are needed to solve these analytical challenges, which are clearly formidable, but not insurmountable. This review covers recent advances in liquid chromatography, as it has impacted the area of proteomics. The future prospects for emerging chromatographic technologies such as monolithic capillary columns, high temperature chromatography and capillary electrochromatography are discussed.