基于ICP-MS的蛋白质定量方法*

蛋白质组学已经成为生命科学研究中最为活跃的领域之一。研究蛋白质的生物功能,不但需要高通量的鉴定蛋白质,还需要定量分析动态变化的蛋白质,即定量蛋白质组学研究。蛋白质的定量研究有助于发现新的生物功能,并可以用于疾病的预警和药物靶点的发现。现有的定量蛋白质组学研究主要利用同位素标记结合生物质谱（电喷雾电离质谱ESI-MS,基质辅助激光解吸电离质谱MALDI-MS）技术而实现。近年来电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）作为ESI-MS和MALDI-MS的补充,越来越多地应用于蛋白质的定量分析,特别是蛋白质的绝对定量分析。ICP-MS是检测生物分子中痕量元素的理想工具,具有灵敏度高、动态范围广,不易受基体的影响等优点。本文将讨论基于ICP-MS的分析方法,及其在蛋白质定量分析和免疫分析中的部分成功应用。     

卤键在化学传感和分子识别中的应用

卤键是一种新的分子间非共价作用力,它存在于卤素原子(路易斯酸)和具有孤电子对的原子或π-电子体系(路易斯碱)之间,在超分子化学、材料科学、生物识别和药物设计等领域已经显示出独特的优势。本文主要从卤键的特征和在化学传感和分子识别中的应用以及发展前景等几方面进行了介绍,期望引起人们对卤键的更多关注。     

脂多糖与生物分子的相互作用及动力学分析

脂多糖(LPS)是构成革兰氏阴性细菌细胞外壁的主要成分,是一种热稳定的毒素。脂多糖与某些生物分子形成复合物,从而引发毒性反应。本研究应用基于表面等离子体共振(SPR)原理的生物传感技术,对脂多糖与几种生物分子之间的相互作用进行了动力学分析。采用氨基偶联法在CM5传感片上固定生物分子,LPS溶液注射于固定的传感片上,测得脂多糖与人血清白蛋白、血红蛋白、壳聚糖以及溶菌酶的亲和常数kA分别为2.36×107、2.03×108、7.58×106、2.82×104L/mol,而与铁蛋白之间没有结合。     

分子束中生物分子的光谱与结构

研究分子束中的生物分子有助于探讨生物分子的固有性质和由于生物环境而引起的其他性质之间的区别。本文首先介绍了一种可将生物分子在气相中"孤立"的实验技术,即激光解吸并分子束冷却技术,同时还介绍了与该研究方向相关的光谱方法,即UV/UV和IR/UV烧孔光谱等。并回顾了近年来人们应用这些实验技术对分子束中的氨基酸和短肽、核酸碱基、糖类和神经递质类分子以及它们的团簇最新研究进展。文中还简要介绍了一种新的应用于构象异构动力学研究的光谱方法,即激励辐射泵浦-注孔(SEP-HF)和激励辐射泵浦-布居转移(SEP-PT)。最后,综述了短肽离子光解离动力学和短肽离子中发生的电荷快速转移动力学过程的研究进展。     

基于邻苯二胺氧化反应的生物分子比色/荧光探针

邻苯二胺(OPD)易被多种氧化剂氧化生成黄色荧光物质2, 3-二氨基吩嗪(OPDox),这一独特响应机制为反应型比色/荧光探针的设计提供了思路。基于OPD氧化反应的比色/荧光探针已被广泛应用于金属离子和有机小分子的检测中。近年来,由于该类探针灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强,在对细胞和组织内生物分子的识别方面备受青睐。本文综述了近年来(2014～2021年)基于OPD氧化反应的比色/荧光探针对生物硫醇、活性氧、尿酸、酶、抗原等重要生物分子检测的研究进展,并对此类探针的应用问题和发展前景进行了评述。     

发光ZnSalen配合物在分子荧光成像中的应用进展

荧光分子探针的设计、合成以及应用是分子荧光成像领域重要的化学问题.本文从Znsalen配合物的基本性质出发,概述了Znsalen配合物结构与功能的关系,特别是其发光性质与分子结构及分子聚集状态的相关性及应用.针对Znsalen配合物的发光性质,展示了其应用于分子荧光成像和活细胞中分子事件监测的研究进展.这些最新研究表明,Znsalen配合物探针的细胞毒性低(利于活细胞成像)、发光效率高(适用于单、双光子成像)、发光可调(通过配体的修饰和分子聚集状态的调节),有望作为一类重要的发光金属荧光探针实现在分子荧光成像中的应用.     

溶胶-凝胶生物包囊化物的制备与特性

溶胶-凝胶法以其高效、简便、通用性强等特点而越来越广泛地用于生物分子如蛋白质、酶、DNA、RNA、抗体以及细胞等的固定化,所得生物活性材料在生物催化、生物传感、生物医学诊断等领域具有良好的应用前景.本文主要介绍溶胶-凝胶法包埋生物分子的基本过程,包埋后生物分子在凝胶基质中的构象变化和运动状态,被分析物或底物与生物分子活性位点的接触情况以及生物分子的活性和稳定性等.最后,对溶胶-凝胶生物包囊化的发展趋势进行了简单分析。     

基于编码微粒的多元与高通量生物分子检测技术研究进展

由于基因组和蛋白质组学的快速发展,生物医学检测、药物发现以及环境监测领域对于大量生物分子的检测提出了多元与高通量的技术需求.而生物分子结合反应是生物分子检测的一个重要基础,微粒技术在编码与识别生物分子结合反应以实现多元生物分子检测方面具有独到的优势,并且可以与高通量样品处理技术相整合,从而满足这一需求.本文主要介绍了多元与高通量生物分子检测技术的发展过程以及最新的微粒编码技术研究进展,同时对该技术的发展方向与面临的问题进行阐述.     

计算机辅助蛋白质分子理性设计:从肌红蛋白到一氧化氮还原酶

计算机辅助蛋白质分子理性设计在解决化学及生物学重要问题中被证实十分有效。在NOR本身三维结构未知的情况下通过计算机分子模拟,使用肌红蛋白(Mb)作为蛋白质分子模型,设计了结构功能型一氧化氮还原酶(NOR),所设计的NOR蛋白质模型——Fe_BMb一年后被天然NOR的晶体结构所证实。本文综述了设计Fe_BMb, I107E Fe_BMb以及Fe_BMb(-His)的研究过程及其设计合理性,评述了通过使用计算机分子模拟,获得Mb处于双组氨酸配位的非天然状态的原子层次结构信息,而这些信息很难通过实验方法来获得。计算机辅助蛋白质分子理性设计的广泛应用将会为生物体系提供更深刻的内涵。     

我国化学生物学研究新进展

作为化学领域的一门新兴二级学科,化学生物学已经成为具有举足轻重作用的交叉研究领域,是推动未来生命和化学学科发展的重要动力。近年来,我国的化学生物学研究正在以前所未有的速度蓬勃发展,在基础建设、人才培养、研究经费支持等方面都有了长足的进步。尤其是以国家自然科学基金委"基于化学小分子探针的信号转导过程研究"重大研究计划为依托,我国的化学生物学工作者以小分子探针为工具,充分发挥化学与生命科学等多学科综合交叉的优势,对细胞信号转导中的重要分子事件和机理进行了深入的探索,在一些前沿方向上取得了突出的成绩,相关研究结果多次发表在顶级的国际期刊上。本文对近两年来我国化学生物学领域取得的突出进展加以归纳和介绍:(1)基于小分子化合物及探针的研究。利用有机化学手段,通过设计合成一系列多样化的小分子化合物,以这些探针为工具深入开展了细胞生理、病理活动的调控机制、细胞关键信号转导通路及重要靶标、抑制剂和标记物的发现、基于金属催化剂的活细胞生物分子激活等方面的研究;(2)以化学生物学技术为手段,着重发展了针对蛋白质、核酸和糖等生物大分子的合成、特异标记与操纵方法,用以揭示这些生物大分子所参与的生命活动的调控机制;(3)采用信号传导过程研究与靶标发现相结合,以实现"从功能基因到药物"的药物研发模式,发展了药物靶标功能确证与化合物筛选的联合研究策略;(4)以化学分析为手段,发展了在分子水平、细胞水平或活体动物水平上,获取生物学信息的新方法和新技术。这些研究成果极大地推动了我国化学生物学的进步。共引用63篇参考文献。