基于可断裂三功能探针的酪氨酸磷酸化蛋白质复合物的规模化分析

在细胞的信号转导过程中,磷酸化酪氨酸（Phosphotyrosine, pTyr）信号在许多通路中起着重要的调控作用。受pTyr信号调控的蛋白质复合物是信号传递早期过程中的关键分子机器,分析该类动态蛋白质复合物具有重要的意义。Photo-pTyr-scaffold是一种结合了化学探针与pTyr识别蛋白质结构域的化学蛋白质组学分析策略,采用该策略已经实现了对表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor, EGFR）通路相关的pTyr信号蛋白质复合物的规模化分析。但是,该方法无法解析所鉴定复合物的一一对应关系,增加了后续复合物解析的复杂性。本研究在Photo-pTyr-scaffold探针设计的基础上,将可断裂基团引入至其生物素富集端,设计合成了新型的可断裂三功能探针,以实现对富集产物的可控洗脱。基于pTyr信号蛋白质复合物在化学交联后的分子量差异,利用十二烷基磺酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳实现了对洗脱的pTyr蛋白质复合物的分离,进一步将不同分子量区域的蛋白质进行胶内酶解和质谱分析。理论上,发生化学交联的pTyr蛋白质复合物将在高于原蛋白质分子量的区域被...     

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。     

电场作用下流动聚焦的实验研究

通过在流动聚焦的同轴液-气射流区域施加电场, 开展了电场力和气动力共同作用下锥形以及带电射流的不稳定性特性实验研究. 实验在精密设计的流动聚焦装置上完成, 分析了外部电压、气体压力降和液体流量等主要控制参数对流动聚焦过程的影响, 获得了锥形的振动模式和稳定模式及其之间的转换, 得到了射流的滴模式、轴对称模式、共存模式和非轴对称模式及其转换并定量分析了电场对射流尺寸参数的影响. 结果表明, 相比于单一的流动聚焦, 该方法能够增强锥形的稳定性, 促进液体射流雾化, 减小颗粒的直径, 因此在科技领域和工程实际中具有重要的应用价值.      

基于3种非天然糖代谢标记的分泌蛋白质组分析性能对比

分泌蛋白质是调控细胞间信号转导的重要生物大分子。由于分泌蛋白的丰度相比于胞内蛋白以及培养基添加剂更低,因此分泌蛋白的高通量鉴定是目前蛋白质组学界研究的热点和难点。目前,基于生物质谱的分泌蛋白质组学分析一般均需要从无血清的条件培养基中获得分泌蛋白质,再对其进行富集和分析。该流程操作步骤繁琐,易造成分泌蛋白质的损失和降解。本工作采用基于生物正交化学生物学技术实现对分泌蛋白质的高选择性标记和高效富集。通过结合点击化学技术,综合评估了分泌蛋白质分析中用于代谢标记的不同糖类似物。采用3种最常用的商品化糖类似物,N-叠氮乙酰甘露糖胺(ManNAz)、N-叠氮乙酰半乳糖胺(GalNAz)和N-叠氮乙酰葡萄糖胺(GlcNAz)分别对HeLa细胞进行代谢标记,之后通过炔基生物素探针对条件培养基中的分泌蛋白进行富集,结合质谱分析来对比3种糖类似物对分泌蛋白的标记效率。最后通过无标定量蛋白质组学分析,系统评估了3种糖类似物用于分泌蛋白质组分析的性能。结果表明,基于ManNAz的分泌蛋白标记方法鉴定到了282个分泌蛋白、224个细胞质膜蛋白以及846个N-糖基化位点;对分泌蛋白的富集效率分别较GalNAz和GlcNAz提高了130%和67.2%;对细胞质膜蛋白的富集效率较GalNAz和GlcNAz分别提高了273.3%和148.7%,体现出了明显的优势。本研究的实验结果为分泌蛋白高选择性富集和系统分析提供了有益的对比分析和新技术策略。     

基于毛细管电泳技术的高灵敏度蛋白质组学技术发展

近年来,蛋白质组学技术在样品前处理、分离技术和质谱检测技术方面获得了快速发展,已经可以实现在几小时内对上万种蛋白的同时定性和定量分析。然而,目前的主流蛋白质组学技术仍无法满足极微量生物样品,尤其是单细胞样品的组学分析需求。毛细管电泳分离技术具有峰宽窄、柱效高、样品用量少等优势,是与高分辨质谱在线联用的理想选择之一。该文评述了集成化和在线样品前处理以及主流的纳升液相色谱-质谱联用系统在高灵敏度蛋白质组学分析领域的发展现状和挑战,认为该领域的重要技术挑战之一在于目前的纳升液相色谱分离已经无法完全匹配现代高分辨质谱超过40 Hz的超高扫描速度,从而导致质谱使用效率的降低。针对上述技术挑战,该文重点探讨了毛细管电泳-质谱联用技术的独特技术优势和潜在发展机遇,主要包括：（1）面向微量酶解多肽样品的高柱效毛细管电泳分离。通过采用毛细管电色谱可以进一步改善毛细管电泳柱容量不足的局限;（2）面向高灵敏度分析的无鞘液/鞘液接口开发;（3）高效毛细管电泳分离与高扫描速度质谱检测的协同化使用。总之,我们预期毛细管电泳-质谱联用技术的进一步发展有望在针对单细胞等超微量生物学样品的蛋白质组学分析中获得更广泛的应用。