全二维微柱液相色谱-质谱鉴定人胃癌组织中的差异蛋白质

构建了以阳离子交换色谱-反相色谱(SCX-RPLC)为分离模式的新型全二维微柱液相色谱-质谱分离平台.采用了醋酸铵缓冲液梯度洗脱,实现了第一维肽段的分步洗脱,洗脱的肽段经富集除盐后通过接口进入反相色谱微柱,通过线性梯度实现第二维进一步分离,最后进入质谱进行检测.采用此平台分析了人胃癌组织与正常组织提取蛋白质信息,其中正常胃组织鉴定蛋白质数为537个,而癌症组织鉴定蛋白质数目为506个.对胃癌和正常组织两种提取蛋白质酶解产物的蛋白质检索结果进行比较分析,将鉴定的蛋白质按照物理性质进行分布,找出正常组织与癌症组织间蛋白质差异,筛选出一种可能发生变异的癌症特有蛋白.     

反相高效液相色谱双梯度洗脱分离肽混合物及质谱分析

复杂肽段混合物的有效分离是高覆盖率地鉴定蛋白质混合物的前提。“鸟枪法”(Shotgun)蛋白质组学研究策略通常采用蛋白酶切、二维液相色谱-串联质谱分析肽段混合物从而鉴定蛋白质,其中高效率地分离肽段混合物是关键步骤之一。本文通过pH梯度结合有机溶剂梯度的反相高效液相色谱(RP-HPLC)进行一维液相色谱分离,按等时间间隔收集馏分并将一个梯度的前段的一个馏分与后段一个馏分混合,然后进行纳升级液相色谱-质谱联用(nanoRPLC-MS/MS)分析。将该方法应用于酵母蛋白质的分离和鉴定,实验结果为: 与常规的强阳离子色谱-反相液相色谱-质谱分离鉴定方法相比,采用pH梯度结合有机相梯度的RP-HPLC-RPLC-MS分离鉴定方法多鉴定到567个酵母蛋白质(簇,含有3035个唯一肽段);其中鉴定到肽段的pI分布范围为3.42～12.01,相对分子质量范围为587.67～3499.79;蛋白质的pI分布范围为3.82～12.19,相对分子质量范围为3446.55～432905。该结果表明这种方法在复杂体系蛋白质组分离鉴定中具有明显的优势,在蛋白质组学研究中有较好的应用前景。     

人神经母细胞瘤的磷酸化膜蛋白质组分析

针对人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系的磷酸化膜蛋白质组,发展了基于多酶酶解法结合杂化硅胶基质固定化钛离子亲和色谱(Ti4+-IMAC)整体柱富集的分析策略。该方法通过对细胞裂解液进行超速离心,以及1 mol/L NaCl和0.1 mol/L Na2CO3顺序清洗,获得膜蛋白质组分。所提取的蛋白质分别经胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶平行酶解,产生的肽段经Ti4+-IMAC整体柱选择性富集磷酸肽后,采用纳升级反相液相色谱分离和质谱鉴定,成功鉴定到43个磷酸化蛋白质,其中有14个定位于膜上。研究结果表明,采用该策略开展SH-SY5Y细胞系磷酸化膜蛋白质组学分析有望加速对该肿瘤的研究和相关潜在标记物的筛选。     

尺寸排阻-反相液相色谱-质谱联用技术在大鼠肾脏翻译后修饰蛋白质鉴定中的应用

LC-MS联用技术在蛋白质组学研究中具有重要的作用,但是在复杂的生物体系中,由于样品的高度复杂性和其中蛋白质含量的巨大差异,执行全面且无倾向的蛋白质组分析是一项挑战。因此,在液相色谱分离中采用基于不同原理的色谱分离方法来降低蛋白质样本的复杂度,并对微量蛋白质进行富集,对后续采用质谱方法进行信息的采集和深入分析至关重要。在这里我们开发了一种基于尺寸排阻色谱(SEC)与反相液相色谱(RPLC)结合的新方法来进行复杂体系蛋白质的分离和鉴定,特别是对于微量蛋白质的分析。首先使用SEC对蛋白质进行分离和富集,并酶解成多肽,再通过RPLC-MS联用的方法对酶解后的多肽进行分离和鉴定。结果显示使用上述方法可以有效降低蛋白质样本的复杂度,并有效提高微量蛋白质的鉴定能力,可从大鼠肾脏鉴定出23621个肽段及1345个蛋白质,比常规的二维强阳离子交换-反相液相色谱法(2D SCX-RPLC)鉴定到的肽段及蛋白质分别多出69%及27%。此外,该方法对肾脏翻译后修饰(PTM)蛋白质的鉴定显示出更多的优势,翻译后修饰的多肽鉴定率显著增加,特别是磷酸化肽段的鉴定效率可达到靶向富集策略的水平。在此展示的SEC-RPLC-MS可以更好地了解蛋白质翻译后修饰对肾脏的影响,最终将有助于增加我们对正常的生理性肾功能以及病理过程机制的理解。     

亲水作用-反相二维液相色谱串联质谱法鉴定水稻蛋白质

建立了亲水作用-反相二维液相色谱串联质谱分析水稻叶片蛋白质组学的方法。利用标准肽段系统分析了液相色谱流动相酸碱度对二维亲水作用-反相色谱系统正交性的影响。结果表明,第一维亲水作用色谱在碱性(pH 9.3)和第二维反相色谱在酸性(pH 3.3)的条件下,正交性最佳(R~2=0.34113)。在此基础上,结合馏分收集技术进一步评价了本测试系统在水稻叶片蛋白质分析中的正交性。结果表明,在所有馏分收集组分中,鉴定次数小于2次的水稻叶片肽段占总肽段数目的 50%以上,且一维液相色谱馏分收集的肽段在第二维色谱及质谱分离分析中,可以较好地分布在不同时间段的洗脱窗口,表明本研究建立的亲水作用-反相二维液相色谱串联质谱结合馏分收集技术在复杂水稻叶片蛋白质分离鉴定中可提供良好的的分离正交性。结合水稻蛋白质数据库检索,共鉴定出207345个肽段,归属于2930个蛋白质簇。     

疑似蛇毒液样品的纳升级超高效液相色谱-高分辨质谱分析鉴定

针对5个疑似蛇毒毒液及其沾染样品,基于纳升级超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱（Nano LC-MS/HRMS）技术,结合尺寸排阻色谱分离,建立了一种蛋白质种类及物种归属的严格鉴定方法。5个样品经尺寸排阻色谱分离后均得到3个洗脱峰,分别冻干后以胰蛋白酶进行溶液内酶解处理并进行液相色谱-高分辨质谱分析鉴定。首先采用全扫描-数据依赖型MS/MS（Full MS/dd MS²）采集模式对样品中的肽段信息进行非靶向采集,依次与Swiss-Prot、蛇亚目（Serpentes）、游蛇科（Colubroidea）、眼镜蛇科（Elapidae）、眼镜蛇亚科（Elapinae）、眼镜蛇属（Naja）蛋白质数据库逐级收缩比对;再筛选符合肽谱匹配度、肽段错误发现率小于1%和特征肽段数目大于等于2的蛋白质,共鉴定到32种蛋白质均来自中华眼镜蛇（Naja atra）,可归属于Naja atra的10个家族,主要为三指毒素、金属蛋白酶、磷脂酶A2等。最后,采用平行反应监测模式选取每种蛋白质的两条特征肽段进行靶向验证,当两条特征肽段均满足“至少75%的y⁺和b⁺离子的Δm/z小于5 ppm”时,方认为鉴定到了样品中的某一蛋白质。最终鉴定出5个样品均含有Naja atra蛇毒。此鉴定方法研究系统、严格,可为蛇毒中毒司法鉴定以及毒药物研究等提供有效的技术支持。     

液相等电聚焦技术结合液相色谱-质谱联用技术分析鼠肝全蛋白

利用液相等电聚焦预分离技术结合液相色谱-质谱(LTQ-Orbitrap)联用技术,研究了C57小鼠肝脏的蛋白质表达谱.质谱分析结果采用Max Quant1.4.1.2软件搜索数据库,共鉴定出3474个蛋白(2个以上唯一肽段).用DAVID在线工具、GO分类工具和IPA软件对鉴定蛋白进行生物信息学分析,单独发现832个新蛋白.研究结果表明,通过基于等电点和亲疏水性的两维分离,提高了质谱鉴定蛋白数,可以鉴定出更多低丰度蛋白.     

肝移植后人血清中差异表达蛋白质的纳升超高效液相色谱-电喷雾串联质谱鉴定

建立了基于质谱的人肝移植后血清中差异表达蛋白质的分析方法,肝移植前后的人血清蛋白质用双向凝胶电泳分离,AgNO3染色,差异蛋白质斑点用胰蛋白酶进行胶内酶解后,采用纳升超高效液相色谱-电喷雾串联质谱进行鉴定。鉴定了8个显著差异表达的蛋白质,Mascot检索分值101~1543分,肽段匹配数5~34个,序列覆盖率10%~43%。所发现的差异蛋白质多与免疫调节有关,可为深入研究肝移植术后免疫排斥的分子机理提供线索。     

基于共价色谱分离的含半胱氨酸肽段富集策略

多维色谱分离、串联质谱分析技术已在蛋白质组研究中得到广泛应用。然而生物样品的蛋白质以及全酶切肽段具有高度的复杂性,这严重干扰了蛋白质高通量、规模化的分析。通过标签肽段富集进行样品预分离可以降低体系的复杂程度。本文建立了一种基于共价色谱技术选择性分离富集含半胱氨酸肽的方法,从而降低了样品体系的复杂程度。首先以牛血清白蛋白(BSA)的酶切肽段为模型,对富集条件进行了优化和考察,并在此基础上通过5种蛋白质酶切肽段混合物的富集对该方法进行了验证。结果证明此方法的重现性好,富集效率高,富集特异性好,能有效地富集鉴定含半胱氨酸肽段。所建立的方法在复杂体系的蛋白质组研究中具有广泛的应用前景,为复杂样品的蛋白质高通量、自动化、规模化鉴定和定量研究提供了实用技术。     

蛋白质组质谱分析中基于串并联支持向量机的肽段色谱保留时间预测方法

基于质谱的大规模蛋白质鉴定中,在线液相色谱分离发挥了重要作用。色谱保留时间(retention time,RT)是肽段鉴定和定量的重要信息。由于整个色谱分析运行时间中,流动相中的有机相采用了非线性浓度曲线以及样品中肽段之间的相互影响等因素,基于肽段序列的RT预测还存在精度不高、模型推广性能差等问题。本文提出了一种基于串并联支持向量机(serial and parallel support vector machine,SP-SVM)的RT预测方法,能够表征洗脱过程中有机相浓度的非线性变化和肽段之间的相互影响,显著提高了肽段保留时间预测的精度。利用复杂样本数据集验证结果表明,预测RT和实验RT之间的决定系数达到了0.95,超过95%的鉴定肽段的RT预测误差范围小于总运行时间的20%,超过70%的鉴定肽段的RT预测误差范围小于总运行时间的10%。本文提出的模型的性能达到了目前已知的最好水平。     

采用高效液相色谱-质谱考察家福捕鸟蛛粗毒中多肽和蛋白质的多样性

家福捕鸟蛛(Selenocosmia jiafu)是一种生活在中国广西、云南等边远山区、中等个体、产毒量较大和毒性较强的蜘蛛新种。为了对家福捕鸟蛛粗毒成分进行初步探索,采用反相高效液相色谱、基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱和十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对粗毒多肽和蛋白质的多样性进行了分析。结果表明:家福捕鸟蛛粗毒经色谱分离后得到40多个色谱峰,经质谱鉴定得到238个多肽,且多肽的相对分子质量呈现出双峰分布,其中62.5%的多肽的相对分子质量分布在3000~4500 之间,33.2%的多肽的相对分子质量分布在1000~3000之间。这种相对分子质量的分布模式不同于其他已经报道的蜘蛛粗毒中多肽的分布模式。电泳分析结果表明:除了相对分子质量在10000以下的多肽分子,粗毒在50、72和90 kD附近有3条明显的条带,粗毒电泳条带经液相色谱-电喷雾四极杆飞行时间质谱鉴定,主要是一些血蓝蛋白、钾离子通道蛋白、钙蛋白酶等。说明家福捕鸟蛛粗毒中多肽和蛋白质种类丰富。     

Determination of the liver cytosolic proteins that bind to p-hydroxyacetophenone

The purpose of the present study was to determine the proteins that bind to acetophenones in the liver. Immobilized p-hydroxyacetophenone (p-HAP) was used as a ligand of affinity chromatography. Analysis using sodium dodesyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) demonstrated that five polypeptides in the liver cytosolic fraction specifically bound to the p-HAP matrix. These polypeptides were digested with Lys-specific protease and used to generate peptide maps by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Consequently, identification from a data base of protein sequences revealed that the five polypeptides were glycogen phosphorylase, cytosolic aldehyde dehydrogenase, adenosine kinase, class I alcohol dehydrogenase and glutathione S-transferase A2. In addition to p-HAP, acetylsalicylic acid also displayed a prominent ability to elute these five enzymes from the p-HAP affinity column loaded with the cytosolic fraction of the liver. Thus, p-HAP has affinities to the above liver enzymes and is a useful ligand for analysis of them.     

固相萃取-离子色谱法测定地下水中痕量高氯酸根离子

建立了测定地下水中痕量高氯酸根（ClO~4）的固相萃取-离子色谱(SPE-IC)分析方法。0.7 L水样经预处理降低主要干扰离子Cl~、CO2~3和SO2~4的干扰后,使用Cleanert PWAX弱阴离子交换固相萃取小柱对地下水中痕量(μg/L级)的ClO~4进行富集,用6 mL 1%NaOH溶液洗脱,富集液经0.45 μm水膜过滤后,用IonPac AS20阴离子分离柱、50 μL进样环、40 mmol/L KOH溶液淋洗、抑制电导检测分离分析。结果表明,地下水样品中ClO~4的方法检出限和测定下限分别为0.15 μg/L和0.60 μg/L,进样质量浓度在1～15 μg/L范围内有很好的线性关系,线性相关系数为0.9992,回收率为99.7%～100.5%;该方法经济有效,可用于地下水中痕量ClO~4的检测。利用该方法测定了哈尔滨周边部分地区地下水中ClO~4浓度,检测结果与离子色谱-质谱联用法的检测结果的相对误差为1.85%～9.24%。     

Fractionation of human plasma proteins by hydrophobic interaction membrane chromatography

This paper discusses the fractionation of human plasma proteins HSA and HIgG by hydrophobic interaction membrane chromatography. A type of microporous polyvinylidine fluoride (PVDF) membrane having 0.1 μm pore size was identified as being suitable for carrying out this separation. This membrane bound HIgG at 1.5 M ammonium sulphate concentration, a condition at which HSA did not. Based on this selective binding resulting from the selective pressure induced by the high anti-chaotropic salt concentration, these human plasma proteins were fractionated. The HIgG binding capacity of the PVDF membrane examined in this study was 42.8 mg/ml at a feed concentration of 0.45 mg/ml. Separation of simulated HSA/HIgG mixtures were carried out in the pulse and step input modes and the HSA and HIgG fractions thus obtained were analysed for purity using affinity chromatography and SDS-PAGE. HSA and HIgG purities were typically in excess of 97–98%.     

伴刀豆凝集素修饰磁性纳米粒子富集人血清中糖蛋白及质谱鉴定

发展了一种新型的磁性纳米粒子应用于人血清中特异性糖蛋白的亲和富集。制备的磁性纳米粒子具有核/壳/壳结构,即由Fe₃O₄磁性粒子/硅胶层/有机聚合物外层构成。伴刀豆凝集素A（Con A）以共价键合的形式通过短链聚乙二醇固定在粒子表面,实现了人血清中特异性糖蛋白的高效富集。富集的蛋白经过胰蛋白酶酶解后,所得的肽段经离线的二维色谱分离,用高分辨质谱共鉴定出80种蛋白。通过NetNGlyc等搜索软件分析确定其中76种为糖蛋白,分析发现在血清中质量浓度仅为0.00001 g/L的 β -2-glycoprotein 1也得到了鉴定,表明我们发展的磁性纳米粒子与凝集素相结合的方式,可以高效地富集复杂体系中与主要蛋白成分含量相差12个数量级的低丰度糖蛋白。     

液相色谱-质谱法比较分析正常人与胃癌患者的胃组织蛋白质

通过蛋白质组学技术筛选胃癌相关标志物是目前胃癌研究的热点,也是早期诊断的关键。针对组织蛋白质提取物非常复杂的特点,并根据疏水性的差异,采用反相液相色谱对正常及癌症组织提取蛋白质进行分离。通过比较正常及癌症组织提取蛋白质的谱图差异,收集并酶解差异最大的保留时间为45～47 min的馏分,采用液相色谱-多级质谱联用(LC-MS/MS)鉴定其酶解产物。鉴定结果显示,正常及癌症组织中的共有蛋白质为9个,正常组织中有6个特异蛋白质,而癌症组织中有17个特异蛋白质。通过进一步分析,筛选出胃癌组织中含有的丰度较高的两个蛋白质。应用生物信息学方法分析这些蛋白质,能为将来的药物靶点、药物作用通路研究提供更多的信息。     

基于M13噬菌体展示单链抗体文库的新型蛋白质均衡器的研制及其在肾病患者尿蛋白分析中的应用

通过将展示单链抗体(scFv)文库的M13噬菌体固定于冷凝胶整体柱表面制备了一种新型蛋白质均衡器。由于展示的scFv片段具有种类多、数目大以及与蛋白质结合的特异性强等优点,因此其非常适合用于复杂蛋白质样品的预处理。将肾病患者尿蛋白在平衡器上反复上样5次后,依次使用2 mol/L NaCl、50 mmol/L Gly-HCl(pH 2.5)和凝血酶溶液洗脱与均衡器结合的蛋白质,收集各馏分,并采用串联微柱反相液相色谱-电喷雾质谱进行蛋白质的分离鉴定。与未经均衡器处理的样品相比,鉴定的蛋白质数目由142个提高到396个。此外,凝胶电泳的分析结果显示,在上样流出液中蛋白质的浓度差异明显变小,大量的高丰度蛋白质存在于NaCl洗脱液中。上述结果表明,基于M13噬菌体展示scFv文库的新型蛋白质均衡器能够有效减小样品中蛋白质的浓度差异,有利于发现更多的低丰度蛋白质。     

Effect of Sodium Dodecyl Sulfate on Concanavalin A-Sepharose During Affinity Chromatography of High-Affinity Binding Toxin Protein Of Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki

Abstract

Concanavalin A- Sepharose affinity chromatography is a powerful tool for isolation or purification of peripheral or integral membrane proteins or other glycoproteins. The insecticidal crystal toxin from Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki is a glycoprotein containing “high-mannose” or “hybrid”-type sugar chains. The protein has a high binding affinity for concanavalin A lectin and could not be eluted even with 0.5M methyl α-D-mannopyranoside. Nonspecific elution with 0.03% SDS coeluted the matrix con A with bound protein. Experimental results indicated that con A leaching is mainly because of inclusion of detergents in buffer systems and may not be directly related to the nature of the sample protein.

² Abbreviations used: Con A: concanavalin A, SDS: sodium dodecyl sulfate, SDS-PAGE: sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, MeG: methyl α-D-glucopyranoside, MeM: methyl α-D-mannopyranoside     

离子色谱-抑制型电导检测牛肝菌中胆碱、腐胺和尸胺

建立离子色谱-抑制型电导检测牛肝菌中胆碱、腐胺和尸胺的方法。牛肝菌干片样品经7 mmol/L甲烷磺酸溶液提取,过滤膜,经反相固相萃取柱净化后进样分析。胆碱、腐胺、尸胺与样品中共存离子在IonPac CS17（250 mm×4 mm）阳离子交换色谱柱上可实现较好分离。以7 mmol/L甲烷磺酸为淋洗液等度淋洗,25 min可完成一次样品测定。胆碱、腐胺和尸胺的检出限（S/N=3）分别为0.002、0.002和0.003 mg/L,具有较宽的线性范围（0.01~10 mg/L）,样品加标回收率为91.6%~100.2%。该方法简便、选择性好、灵敏度高,适用于牛肝菌中胆碱、腐胺和尸胺的检测分析。