蛋白质半胱氨酸上的翻译后修饰组分析方法进展

半胱氨酸的巯基具有很高的反应活性,作为亲核、氧化还原催化反应、金属结合及变构调节位点等在蛋白质的结构和功能中发挥着非常重要的作用,且容易发生多种翻译后修饰,调控亦或损伤蛋白功能,与人类许多重要疾病关系密切,因此,定性与定量分析蛋白质半胱氨酸上的翻译后修饰组对理解其生物学功能具有重要意义。本文综述了近年来蛋白质半胱氨酸上常见的翻译后修饰组的质谱和蛋白质组学分析方法进展。     

固定化酶反应器及其在蛋白质组研究中的应用

综述了近年来国内外酶固定化载体的研究进展,侧重于无机材料和有机聚合物材料上的固定化酶方法;此外,也介绍了固定化胰蛋白酶反应器与分离系统联用在蛋白质样品分析中的应用,并展望了固定化酶反应器的研究方向及其在蛋白质组中的应用前景。     

集成化蛋白质组定量分析平台的构建及应用

为提高蛋白质组定量分析的准确度、通量和自动化程度,构建了由微升级混合离子交换色谱、亲水型固定化酶反应器（hIMER）和纳升级反相色谱-电喷雾串级质谱（nanoRPLC-ESI-MS/MS）组成的集成化蛋白质定量分析平台。该平台实现了二甲基化标记蛋白质样品在线分离、酶解、肽段分离鉴定和定量分析。采用质量比为1：1的轻、重标记的蛋白质样品考察该平台的定量性能,发现蛋白质水平二甲基化标记效率为90%;蛋白质经hIMER在线酶解10 min产生的漏切及酶解产物在hIMER柱上的非特异性吸附对定量准确度的影响较小,所有定量到的重/轻标记的蛋白质质量比的平均值为1.01。最后将该平台应用于小鼠腹水型肝癌淋巴道高、低转移细胞系差异蛋白质的分析,发现了12种蛋白质在高转移细胞系中低表达,15种蛋白质在高转移细胞系中高表达。以上结果证明了该平台可以实现高准确度和高通量的蛋白质组定量分析。     

色谱保留时间在蛋白质组研究中的应用

液相色谱与串联质谱联用(LC-MS/MS)技术是蛋白质组学研究中的常见方法。保留时间作为独立于质谱信息的参数已经被用于蛋白质的鉴定和定量工作中。在多肽鉴定领域,多肽的色谱保留时间预测与常规的二级串联质谱数据库搜索算法结合可以提高鉴定的可信度。鉴定的灵敏度也可以通过匹配多次LC-MS实验中具有相同精确质量数和保留时间的峰而提高。另一方面,由于色谱条件的微小改变即会引起保留时间的变化,因此对多次实验结果进行保留时间比对是进行非标记定量的不可或缺的步骤。另外,联合保留时间偏移和质量数信息还可以进行蛋白质翻译后修饰(post-translational modification, PTM)的鉴定。     

蛋白质组学在人乳蛋白质研究中的应用

人乳是新生儿最理想的天然食物，蛋白质是人乳中最主要的营养成分之一。随着蛋白质组学技术的发展，利用蛋白质组学的方法研究人乳蛋白质也取得了一些研究成果。本文综述了近年来蛋白质组学技术在人乳蛋白质研究中的应用，分别从人乳蛋白质的组成研究、动态变化、人乳与其他来源乳汁的蛋白质差异比较、人乳磷酸化蛋白和糖基化蛋白研究、人乳内源肽的研究及人乳蛋白与疾病等几个方面进行了阐述。蛋白质组学技术使人乳蛋白质的研究进入了微量营养研究的时代，人乳蛋白质组学的研究成果将为母婴健康提供更好的保障。     

亲和层析在蛋白质研究中的应用进展

文中介绍了生物、免疫、固定化金属离子拟生物几类常规亲和层析的原理及其在蛋白质分离纯化以及分析鉴定方面的应用（引用文献25篇）。     

基于温敏型材料的固定化酶的制备及其在蛋白质组快速分析中的应用

蛋白质组学通过规模化鉴定、分析从细胞、组织或有机体中提取的蛋白质,从而获得蛋白表达、修饰、组成和定量的变化信息。在目前最为有效的“鸟枪法”蛋白质组学策略中,固定化酶试剂基质常用固相载体材料,该固定化酶试剂在酶解蛋白质时为异相体系,存在固液界面传质阻力和空间位阻,限制了酶解效率和样品处理通量。针对这一技术瓶颈,本研究利用温敏聚合物对外界温度变化的响应能力,制备了一种新型的基于可溶性温敏聚合物的固定化胰蛋白酶试剂。该固定化酶特有的温度敏感特性,使其具有“高温均相酶解,低温异相分离”的特色,且兼具酶切时间显著缩短、酶可重复利用的优势。 BSA 1 min固定化酶解产物肽段的氨基酸序列覆盖率可达94%,高于传统溶液酶解12 h所得覆盖率为(74%)。进一步将该固定化酶试剂应用于HeLa细胞全蛋白质组的酶解,其酶解效果与相同条件下溶液酶解12 h相当。该固定化酶试剂对复杂蛋白质的快速、高效酶解充分证明其在蛋白质组学研究中的应用潜力。     

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。     

18O稳定同位素标记定量蛋白质组研究技术的建立与优化

建立了18O稳定同位素标记方法,用于复杂体系蛋白质相对定量分析。对影响蛋白质标记稳定性的实验条件进行了比较和优化。结果表明,采用酶切后标记的方法,酶切肽段在胰酶催化下,在pH 5.0的K2HPO4/KH2PO4缓冲体系中,37℃18O标记反应16 h,绝大部分肽段即可达到100%的标记效率。对多个16O/18O成对肽段峰强度的动态范围及定量准确度进行了考察。结果表明,18O标记方法是一种简便、稳定、可靠的相对定量方法,10倍动态范围内,标记率相对标准偏差在18.4%以内,16O/18O峰强度呈很好的线性关系。本实验考察了标记后的肽段在不同溶液体系中的稳定性,为复杂样品的预处理和预分离的溶液条件提供了依据。     

新型亲水聚合物修饰硅胶颗粒固定化酶的制备及在蛋白质组鉴定中的应用

采用原子转移自由基聚合法制备了亲水聚合物修饰的硅胶颗粒作为一种新型固定化酶载体,在实现胰蛋白酶高密度固定的同时,显著降低了载体材料非特异性吸附导致的样品损失。因此,该固定化酶材料兼具高酶解效率和高回收率的特性。以标准蛋白质牛血清白蛋白(BSA)为样本,使用该固定化酶1 min即可完成酶解,鉴定到肽段对BSA的氨基酸序列覆盖率可达90%以上。该固定化酶材料成功应用于酵母菌全蛋白质复杂样本的酶解,从3 min酶解产物中鉴定到666个蛋白质,超过同样条件下溶液酶解12 h的鉴定结果。     

结构蛋白质组学研究进展

蛋白质结构与其生物学功能直接相关，蛋白质功能的调控也主要依赖于其构象和相互作用的动态调节。对蛋白质结构和功能的研究一直是生命科学领域的研究热点，也是当前蛋白质组学研究的重要发展方向。该综述重点讨论了近年来基于质谱的结构蛋白质组学主要分析方法的原理、进展和应用，主要包括非变性质谱法、限制性蛋白质酶切法、化学交联法、氢氘交换法、共价化学标记法、热稳定性分析法等；最后对结构蛋白质组学的发展进行了总结与展望。     

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。     

功能配位聚合物研究进展

主要就配位聚合物在气体吸附、手性拆分和催化、分子磁体方面的研究进展进行了综述,指出配位聚合物作为潜在的新型功能材料近年来得到了科学家的普遍关注;列举了近年来这类配位聚合物的研究成果和开发进展,并对其发展前景作了展望.     

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。     

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。     

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。     

二维液相色谱接口的改进及其在蛋白质组学研究中的应用

随着蛋白质组学、本草物质组学等组学概念的提出,所需分析的样品的成分越来越复杂,因此具有强大分离能力的多维液相色谱技术受到人们越来越多的关注。二维液相色谱中第二维的分离性能和速度是整个分离系统性能的关键。基于捕集柱模式,我们采用经特殊设计的流路系统,使得双捕集柱型接口具有预分离的功能。样品从第一维流出以后被富集在捕集柱1的柱头,经过脱盐后,正冲捕集柱,捕集柱1与第二维色谱柱联用对富集的样品进行分离,增加了第二维分离效率。当捕集柱上的样品全部被洗脱到第二维色谱柱上时,捕集柱2已经完成对第一维洗脱液中样品的捕集和脱盐,此时将阀进行切换,捕集柱2与第二维色谱柱直接相连进行洗脱。循环切换捕集柱1和捕集柱2,维持较高的阀切换频率,实现了第二维色谱柱的连续洗脱。因此保证了第二维分离具有较快速度,同时具有较高的分离效率。使用35 mm长捕集柱和十通阀为接口,以弱阴离子交换(WAX)色谱为第一维分离模式,以反相(RP)色谱为第二维分离模式,构建了WAX-RP二维液相色谱系统(2D-LC system)。以小鼠血清为样品对系统进行了初步评价。色谱流出曲线出现了明显的界面现象,这是由于捕集柱流动相中含有的较多盐分流出时的背景吸收造成的。同时,由于界面两侧的流动相黏度不同产生了黏性指进(VF)现象。当第二维色谱柱长度为50 mm时,理论上可将第二维分离效能提高70%。该接口可以应用于多种二维液相色谱模式,适用于蛋白质组学和本草物质组学研究中对于复杂样品的分离分析。     

Molecular design of supramolecular polymers with chelated units and their application as functional materials

This article summarizes the basic concepts and synthetic strategies leading to various types of supramolecular polymers with chelated units, including linear, branched, cross-linked, and heterometallic polymers. Particular attention is paid to such new synthetic approaches to supramolecular polymers as hierarchical and orthogonal self-assembly based on a combination of metal–ligand interaction with hydrogen bonds and host–guest interactions. Metallosupramolecular polyelectrolytes, supramolecular polymer gels, self-assembled metallosupramolecular monolayers, and supramolecular metal chelate dendrimers are analyzed. The stimuli-responsive, self-healing, and shape memory supramolecular polymers with chelated units are considered. The bibliography includes articles published over the past five years.     

Research progress in the application of proteomics technology in brain injury

The aim of this article is to review the application progress of proteomics technology in brain injury research in recent years, point out the current problems that need to be overcome, and explore the application prospects of proteomics analysis in brain injury. This study also aims to retrieve all literature on brain injury and proteomics and summarize it. Through searching and screening, the widespread application of proteomics technology in the treatment of traumatic brain injury (TBI) and the use of a large number of TBI biomarkers were discovered. The pathways mediated by some biomarkers and the physiological and pathological mechanisms of occurrence were elucidated. The current classification of brain injury is mainly based on subjective evaluation of clinical symptoms, combined with objective imaging. However, its practical value is often limited when applied to prognosis evaluation in brain injury. Proteomics technology can make up for this deficiency and provide a reference for the prevention and treatment of brain injury.     

开管毛细管色谱柱的制备及其在蛋白质组学研究中的应用进展

近年来随着生命科学等领域的深入发展,人们对微量样本分离分析的需求越来越高,液相色谱系统的微量化受到了更多的关注。由于开管毛细管色谱柱具有较低的反向压力,可通过采用更长的色谱柱提高柱效,从而实现对复杂生物样本的高效分离,因而成为液相色谱柱新的发展方向。本文对开管毛细管色谱柱的制备方法及应用进展进行了综述。