基于Fe_3O_4/乙二胺四乙酸磁性粒子的集成化蛋白质组学方法

建立了基于Fe_3O_4/乙二胺四乙酸(EDTA)磁性粒子的集成化蛋白质组学研究方法。首先用共沉淀法合成EDTA负载的Fe_3O_4/EDTA磁性粒子。在优化的溶液条件下(95%乙腈-1%三氟乙酸,体积分数),100μg Fe_3O_4/EDTA磁性粒子可吸附12.4μg牛血清白蛋白(BSA),吸附容量是商品化磁珠的10倍左右。以BSA作为标准蛋白质,对所合成的Fe_3O_4/EDTA磁性粒子作为蛋白质组学反应器的酶解时间进行了优化,发现Fe_3O_4/EDTA磁性粒子处理BSA酶解1、8和16 h的肽段序列覆盖率和特征肽段结果相当。因此,可以将复杂的蛋白质样品前处理时间缩短至2 h内。最后,将所合成的Fe_3O_4/EDTA磁性粒子应用于血清的蛋白质组学研究,成功地鉴定出218种蛋白质,其中包含了41种美国食品药品管理局(FDA)认证的生物标志物。所发展的基于Fe_3O_4/EDTA磁性粒子的蛋白质组学样品前处理方法将蛋白质样品预富集、还原、烷基化、酶解、多肽除盐和洗脱等步骤集成到一起,减少了样品转移和处理所造成的损失。这种技术具有快速、灵敏和易于操作的特点,可用于临床蛋白质组学研究。     

基于超高效液相色谱－四极杆－静电场轨道离子阱质谱的羊乳脂肪球膜全蛋白谱泌乳期时序差异研究

该文利用高通量质谱结合非标记蛋白质定量技术对不同泌乳期羊乳的乳脂肪球膜蛋白质（MFGM）进行鉴定,在羊初乳和羊常乳中分别定量到331和252种乳脂肪球膜蛋白质,其中164种蛋白质在两组乳样中共同表达。对所鉴定脂肪球膜蛋白质进行单变量及多变量分析,建立偏最小二乘判别分析模型,分别以2、0.05和1.2为倍数变化、显著性差异及变量投影重要性分析值的阈值,筛选羊初乳和羊常乳中的差异性标志物。经生物信息学分析发现,鉴定的蛋白质标志物主要参与炎症过程、整合素信号通路及半乳糖代谢过程。研究结果对提高对羊乳蛋白质的深入认识与羊乳及其制品的营养改良具有重要意义。     

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。     

智能聚合物基材料富集磷酸化肽和糖肽的研究进展

翻译后修饰是蛋白质组学研究的前沿和重点,它不仅调节着蛋白质的折叠、状态、活性、定位以及蛋白质间的相互作用,也能帮助科学家更全面地了解生物体的生命过程,为疾病的预测、诊断和治疗提供更加强大的支撑和依据。翻译后修饰产物(例如磷酸化肽和糖肽)丰度很低,且存在着强烈的背景干扰,很难直接用质谱进行分析,因此迫切需要开发高效的富集材料和技术来选择性富集翻译后修饰产物。近年来,智能聚合物基材料通过外部物理、化学或生物刺激可逆地改变其结构和功能,实现对磷酸化肽和糖肽高度可控的吸附和脱附,进而衍生开发出一系列新颖的富集方法,极大地吸引研究者们的兴趣。一方面,智能聚合物基材料的响应变化包括材料疏水性的增加或减少、形状和形貌的改变、表面电荷的重新分布以及亲和配体的暴露或隐藏等特性。这些特性使得目标物和智能聚合物基材料之间的亲和力可以通过简单改变外部条件(如温度、pH值、溶剂极性和生物分子等)实现更可控和更智能的精细调节。另一方面,智能聚合物基材料为集成功能模块提供了便捷的可扩展平台,例如特定的识别组件,显著提高了目标物质的分离选择性。智能聚合物基材料在分离方面展现出巨大的潜力,这为蛋白质翻译后修饰产物的分析和研究带来了希望。围绕上述主题,该文依据Web of Science近20年来近50篇代表性文献,概述了智能聚合物基材料在磷酸化肽和糖肽分离及富集中的发展方向。     

蛋白质组学技术筛选与鉴定在甲基对硫磷胁迫下牙鲆脑组织表达的差异蛋白质

以甲基对硫磷(MP)为有机磷农药污染源,采用蛋白质组学技术分离及鉴定在甲基对硫磷胁迫下,牙鲆(Paralichthys olivaceus)脑组织表达的差异蛋白质,从中筛选出潜在的适合于监测甲基对硫磷污染程度的蛋白指示物。实验结果表明:在甲基对硫磷胁迫下,牙鲆脑组织表达出17个差异蛋白质,经肽质量指纹(PMF)图谱技术鉴定后,发现其中部分差异蛋白质为热休克蛋白、细胞色素P450和谷胱甘肽S-转移酶,均是与受甲基对硫磷胁迫有关的蛋白质。     

新型鳞片状聚合物修饰硅胶填料固定化酶的制备及其在蛋白质组鉴定中的应用

利用原子转移自由基聚合法制备了鳞片状聚合物修饰的硅胶填料,将其作为一种新型的固定化酶载体,实现了蛋白酶的高密度固定,从而明显缩短了复杂蛋白质样品的酶解时间。使用标准蛋白质对固定化酶的酶解效率进行了考察,结果表明: 鳞片状聚合物修饰的新型固定化酶硅胶填料具有较高的酶解效率,酶解标准蛋白质1 min后,鉴定到肽段的氨基酸序列覆盖率可达95%以上。将该固定化酶硅胶填料成功应用于大肠杆菌全蛋白质的酶解,从2 min酶解肽段的混合物中鉴定到的蛋白质数量超过同样条件下溶液酶解12 h的结果。另外,该固定化酶硅胶填料可以重复使用,其酶解效率具有良好的稳定性和重现性;该固定化酶具有较好的样品回收率,因而可以应用于蛋白质组学研究中。     

蛋白质组驱动的精准医学研究进展

蛋白质是细胞的重要组成成分,参与人体各种代谢及生理功能的调控.蛋白质组学可以分析蛋白质表达水平、修饰状态和细胞内蛋白质相互作用,为研究这些分子在疾病发生和发展的不同阶段的变化提供了全局视角.近年来,临床蛋白质组学已被证实在疾病的早期诊断、预后和病情发展监测中发挥重要作用,并由此提出了蛋白质组学驱动的精准医学的概念.该文...     

比较纳升反相色谱-串联质谱与毛细管区带电泳-串联质谱用于自顶向下蛋白质组学

自顶向下蛋白质组学的一个重要难题是缺乏与质谱可以在线连用并且可以提供高效蛋白质分离的液相分离技术。毛细管区带电泳与纳升反相色谱都可以与质谱在线连用,并且在复杂蛋白质样品分析方面也都有了显著的提升。在这里,我们首次比较了先进的纳升反相色谱-串联质谱与毛细管区带电泳-串联质谱平台用于自顶向下蛋白质组学分析。相对于纳升反相色谱-质谱而言,毛细管区带电泳-质谱可以将标准蛋白质样品的消耗量降低10倍,而且保持与纳升反相色谱-质谱相当的蛋白质信号强度。有意思的是,与毛细管区带电泳-质谱相比,纳升反相色谱-质谱可以获得更高的蛋白质分子的气相价态。这个现象可能是由于反相流动相中的高浓度乙腈使得蛋白质变性的更加充分。从1微克的大肠杆菌蛋白质样品中,毛细管区带电泳-串联质谱可以鉴定到159个蛋白质和513个蛋白质变体,而纳升反相色谱-串联质谱仅鉴定到105个蛋白质和277个蛋白质变体。当将大肠杆菌蛋白质的上样量提高到8微克时,纳升反相色谱-串联质谱可以鉴定到245个蛋白质和1004个蛋白质变体。由于纳升反相色谱-串联质谱具有比毛细管区带电泳-串联质谱更高的上样量与更宽的分离窗口,当蛋白质样品量不受限制时,纳升反相色谱-串联质谱具有明显的优势。但是,在痕量样品分析方面,毛细管区带电泳-串联质谱具有更大的潜力。     

新型亲和去垢小柱净化-液相色谱-串联质谱法分析水稻叶片蛋白质组

采用亲和去垢小柱净化,建立了水稻叶片蛋白质组的纳升液相色谱-串联质谱分析方法。水稻叶片蛋白质分别采用酚提取法结合十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate,SDS)裂解,裂解液经亲和去垢小柱净化,酶解肽段用纳升液相色谱-线性离子阱/静电场轨道阱组合式高分辨质谱(nanoLC-LTQ/Orbitrap MS)分析,相关数据库检索鉴定。比较了超滤辅助样品制备法(FASP法)、亲和去垢小柱法和丙酮沉淀法对SDS去除效率及对蛋白质鉴定结果的影响。结果表明:3种方法均有较好的SDS去除效果(去除效率均大于95%);尽管3种方法鉴定的蛋白质种类具有一定的互补性,但以亲和去垢小柱法鉴定的蛋白质数目最多,为563种,远多于FASP法和丙酮沉淀法的196和306种;此外,亲和去垢小柱法适合于各种相对分子质量和不同pI值蛋白质的净化,而FASP法和丙酮沉淀法中不同相对分子质量和pI值蛋白质均有类似程度的损失。采用本文建立的方法,一次进样分析可鉴定出水稻叶片蛋白质多达588种;肽段匹配数≥2的296个蛋白质的生物学功能主要分为结合活性、酶活性、转移运输活性和结构组成等。该蛋白质分析方法可为开展水稻蛋白质组学研究提供技术参考。