A型流感病毒血凝素蛋白S-棕榈酰化修饰的质谱分析

蛋白质S-棕榈酰化修饰是指棕榈酸分子通过硫酯键共价结合在蛋白质分子的半胱氨酸( S)的巯基侧链上,是蛋白质脂类修饰的重要形式之一,在细胞信号转导、代谢等过程中起着重要作用。本实验首先利用酰基-生物素置换反应,将A型流感病毒血凝素蛋白上的S-棕榈酸分子转换为含有生物素( Buotun)分子的标签。生物素标记蛋白经特异性富集、电泳分离纯化后,进行胶内水解。再利用质谱技术对水解混合物进行分析。结果表明,经酰基-生物素置换方法处理A型流感病毒裂解产物后,蛋白质耦联生物素的浓度(羟胺处理,＋Hydroxylamune)与空白对照组(未加羟胺处理,-Hydroxylamune)的比值大于3;对经富集后的流感病毒血凝素蛋白进行了质谱分析,鉴定了 A 型的两个 S-棕榈酰化修饰位点,分别位于蛋白羧基末端的 Cys562和Cys565。本研究为大规模研究S-棕榈酰化修饰蛋白提供了一种特异、有效的分析方法。     

液相色谱-质谱联用分析流感病毒感染引起宿主蛋白类泛素化修饰

干扰素刺激基因15编码蛋白质(Interferon stimulated gene 15 kDa protein, ISG15)是最早被鉴定的类泛素分子蛋白质,在病毒感染和免疫调节等方面具有重要作用。本研究利用免疫沉淀技术将被类泛素 ISG15修饰的蛋白富集纯化,采用液相色谱-质谱联用技术对流感病毒感染 A549宿主细胞过程中产生的类泛素 ISG15修饰蛋白进行了分析。实验结果表明,在流感病毒感染的实验组 A549细胞中,鉴定到了22种来源于宿主细胞的ISG15修饰的蛋白,包括类泛素蛋白 ISG15、细胞周期蛋白-T1、热休克蛋白71、钙调素结合蛋白、真核翻译起始因子等,以及1种来源于流感病毒的非结构蛋白 NS1。在鉴定的22种宿主蛋白中,有6种蛋白在未感染病毒的对照组 A549细胞中也得到鉴定,包括膜联蛋白 A1、果糖二磷酸醛缩酶 A、线粒体三磷酸腺苷合成酶亚基 g、烯醇化酶、肌动蛋白、微管蛋白。生物信息学分析表明,流感病毒感染引起的 ISG15修饰的宿主蛋白分别归属于9个不同的蛋白分类,包括细胞骨架蛋白、分子伴侣蛋白、酶调节剂、核酸结合蛋白、激酶类、转移酶类、转录因子、氧化还原酶类以及结构蛋白。本研究为大规模分析鉴定 ISG15修饰蛋白提供了一种特异、有效的研究方法。     

凝胶电泳-毛细管液相色谱-质谱联用技术分析大肠癌肿瘤与癌旁组织的差异蛋白质组

通过凝胶电泳将大肠癌患者的手术标本组织(肿瘤与癌旁)中的总蛋白按照分子量分成不同的组分,经胶内水解后,利用毛细管液相色谱-质谱联用技术对各个组分的多肽混合物进行蛋白质组学分析,共鉴定出29种差异表达的蛋白质,其中肿瘤组织中表达上调的蛋白质19种,如Fibrinogen beta chain,Vimentin,Fi-brinogen gamma chain,Histone H2A type 1-B/E,Isoform 1 of Periostin,Fibrinogen alpha chain,Histone H3.1,Al-pha-enolase,Protein disulfide-isomerase A3等;在肿瘤组织中表达下调的有10种蛋白质,如Sarcomeric tropomy-osin kappa,Transgelin,Heat shock protein beta-1,Talin-1,Isoform 2 of Vinculin,Isoform 1 of Filamin-C等.通过蛋白质印迹实验对其中的踝蛋白1(Talin-1)和烯醇化酶(Alpha-enolase)的蛋白质组学鉴定结果进行了验证.生物信息学分析表明在大肠癌组织中表达上调的蛋白多具有胞外分泌的属性,提示这些蛋白很有可能会渗透到机体内的循环系统中,从而在患者血液或者腹水中能够被检测到;而在大肠癌组织中表达下调的蛋白则多为细胞骨架、胞外基质纤维等的组成成分,这些蛋白的下调常与肿瘤细胞向周围组织的侵袭和转移有密切关系.本研究为大肠癌的早期诊断、大肠癌初筛等方面的研究等提供了基础数据,对进一步深入研究大肠癌发病机制具有重要意义.     

奇异变形杆菌中赖氨酸-2-羟基异丁酰化蛋白的分析

蛋白质的赖氨酸修饰广泛参与基因调控、转录、代谢等重要的生物过程。在真核细胞组蛋白上发现了一种新的赖氨酸修饰--2-羟基异丁酰化,这种修饰对于生殖细胞分化具有调控功能。该研究旨在探索这种修饰在原核生物非组蛋白中的特征。通过亲和富集、高效液相色谱-串联质谱鉴定和生物信息学分析,在奇异变形杆菌中鉴定到大量未见报道的2-羟基异丁酰化蛋白及其位点,进而考察了原核生物中2-羟基异丁酰化修饰蛋白的分布特征、分子网络和通路特点。研究表明,赖氨酸-2-羟基异丁酰化在原核生物中具有广泛的分布,其生物学意义值得进一步研究。     

蛋白质棕榈酰化修饰的分析方法进展

棕榈酰化修饰是蛋白质翻译后脂质修饰的重要形式之一,在细胞信号传导、代谢、凋亡、疾病的发生、发展等过程中都起着重要的作用。因此,定性和定量分析蛋白质棕榈酰化修饰对理解其生物学功能具有重要意义。本文综述了近年出现的蛋白质棕榈酰化修饰分析技术和方法及其优缺点,并对其未来的发展趋势进行了展望。     

质谱法分析大肠癌组织中踝蛋白的磷酸化修饰

踝蛋白的磷酸化修饰,特别是肿瘤等病理条件下的踝蛋白磷酸化状态,与肿瘤的发病、转移机理密切相关。本研究采用盐析、离子交换层析和电泳分离并纯化了人大肠癌组织中的踝蛋白(Talin),经胰酶水解获得其肽段混合物,进一步分别利用固定化Fe3+亲和层析和TiO2亲和层析在酸性条件下对其中磷酸化修饰肽段进行吸附,并以1%氨水进行洗脱。在Michrom Magic C18色谱柱上,以A:99%水+1%乙腈+0.1%甲酸和B:99%乙腈+1%水+0.1%甲酸两种流动相进行梯度洗脱分离,采用ESI质谱进行依赖数据的二级子离子扫描。结果显示,固定化Fe3+富集到8个磷酸化肽段而TiO2富集到9个磷酸化肽段。本研究提供了一种快速、准确地鉴定从人大肠癌组织中分离表征踝蛋白的方法。     

大肠癌线粒体蛋白质自由巯基的选择性标记与组学分析

蛋白质半胱氨酸残基侧链巯基的氧化还原状态与细胞局部氧化还原水平密切相关,这些巯基被氧化或还原时,可极大地影响其结构,进而改变和调节其生物学功能,并对生物过程和细胞的命运产生决定性影响。本研究提出了一种选择性标记蛋白质半胱氨酸自由巯基的策略,即在常规的蛋白质组样本处理步骤(二硫苏糖醇还原二硫键、碘乙酰胺烷基化封闭)之前,使用具有巯基反应活性的N-乙基马来酰亚胺对蛋白质上的自由巯基预先进行封闭修饰,使蛋白质原有的自由巯基与经二硫苏糖醇还原而生成的自由巯基分别被具有不同分子量的巯基活性试剂封闭修饰,达到对蛋白质自由巯基特异性识别和表征的目的。利用以上策略,本研究对大肠癌组织中的线粒体蛋白自由巯基进行分析,共鉴定出1549种线粒体蛋白,包括蛋白质二硫键异构酶A3、过氧化物还原酶-1、线粒体NADH脱氢酶黄素蛋白2、线粒体内膜蛋白、线粒体乙酰CoA酰基转移酶、苹果酸脱氢酶、钙联蛋白、线粒体门冬氨酸氨基转移酶、线粒体琥珀酸脱氢酶[辅酶Q]铁硫亚基等;通过分析组学数据,共鉴定出348条含有自由巯基的肽段,归属于253种蛋白质。本研究对大肠癌组织中的线粒体蛋白和其中含有自由巯基肽段的组学研究结果进行了...     

质谱法分析大肠癌组织中亲核蛋白A的蛋白质变体

采用超滤、亲和层析和双向电泳分离并纯化了人大肠癌组织中的亲核蛋白,结合蛋白印迹分析,发现亲核蛋白存在几个蛋白质变体的现象。采用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱以及电喷雾串联质谱技术,对亲核蛋白的主要蛋白质变体的胰酶水解肽段进行了一级结构的解析,发现大肠癌组织中的亲核蛋白主要存在N端乙酰化(Ac-1Met及脱去N端甲硫氨酸后的Ac-2Val)、5Thr的磷酸化等修饰状态,这些修饰形式单独或者相互组合构成了亲核蛋白的主要蛋白质变体。此外,在亲核蛋白中还发现一些氧化修饰和脱氨基修饰的情况。研究表明,利用质谱及串联质谱技术,能够快速、准确地鉴定人大肠癌组织中分离得到的亲核蛋白的几种蛋白质变体。     

人脑枕叶区衰老进程的比较蛋白质组学研究

分别从23岁、64岁、72岁、83岁以及94岁无神经性和精神性疾病史个体大脑皮层枕叶区取样．制备蛋白质样晶．进行双向凝胶电泳(2-DE)、考马斯亮蓝染色、凝胶扫描和Image Master 2D Elite软件分析，每张胶上平均可检测到1000个以上蛋白质点．通过软件半定量分析．进一步研究了衰老过程中枕叶蛋白质的差异表达，发现随年龄增长有7种蛋白质有一致的显著上升或下降趋势．应用质谱进行肽质量指纹图谱(PMF)和／或肽序列标签(PST)分析．数据库检索共鉴定了11种蛋白质．其中有5种具有一致的上调或下调性．包括神经元突触结构蛋白低分子量神经丝蛋白(Neurofilament triplet L protein．NF—L)、参与抗氧化反应的硫氧还原蛋白过氧化物酶(Peroxiredoxin)、三羧酸循环关键酶(顺)乌头酸水合酶(Aconitate hydratase)和糖代谢途径中的关键酶烯醇化酶2(Enolase 2)以及分子伴侣蛋白T复合物蛋白l(T-complex protein 1)．首次建立了正常人脑枕叶区的双向电泳蛋白质表达图谱．针对人脑枕叶区蛋白质在衰老过程中的差异表达进行了研究，并对差异表达蛋白在衰老进程中可能的生物学意义做了探讨．     

基于精氨酸酶切的蛋白质C端肽段富集方法的优化及评估北大核心CSCD

基于聚合物的蛋白质C端反向富集策略是用于研究蛋白质C端最为广泛的策略之一。目前,基于胰蛋白酶(trypsin)切割精氨酸残基C端(ArgC型酶切)的蛋白C端组学方法对蛋白质C端的鉴定深度仍有待提高。为解决这一问题,该研究对此方法进行了优化和评估:建立了基于“V型”过滤装置的“一锅法”富集流程,避免了副反应的干扰,缩短了样本的制备时间;优化了蛋白水平乙酰化反应条件,最大限度地降低了丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残基上的副反应,提高了肽段鉴定的可信性;优化了基于固相萃取枪头膜片过滤柱(StageTip柱)的样品分离过程,使C端肽段的鉴定深度增加至原来的4倍。通过以上优化,按照肽段水平错误发现率(FDR)<0.01、离子分数(ion score)≥20,且C端带有乙醇胺修饰的数据筛选标准,从人HEK 293T细胞中共鉴定出696个蛋白质C端。若仅要求肽段水平FDR<0.01,鉴定数目进一步增加到933个,这是基于聚合物富集策略的蛋白质C端组学方法所得的最大数据集之一。探索了胰蛋白酶镜像酶(LysargiNase)切割精氨酸残基N端(ArgN型酶切)与不同肽段N端衍生化修饰组合对蛋白质C端鉴定数目和种类的影响,“LysargiNase酶切+肽段N端乙酰化”新策略在原有“胰蛋白酶酶切+肽段N端二甲基化”策略的基础上将鉴定蛋白质C端的种类提升了47%。综上,该研究通过对基于Arg型酶切的蛋白C端组学方法的优化,提升了C端肽段的鉴定深度,扩大了C端肽段鉴定的覆盖范围。该方法将有望成为系统性表征蛋白质C端的有力工具。     

基于ConA富集和LTQ-FT质谱鉴定的小鼠肝脏内质网N-糖蛋白质组研究

糖基化修饰是生物体内复杂和重要的蛋白质翻译后修饰方式之一.N-糖基化蛋白质在内质网中进行合成的过程中,所有的N-糖链都以甘露糖和葡萄糖结尾,而凝集素ConA对以甘露糖结尾的糖链有较高的亲和性,可以用来富集在内质网中合成的N-糖蛋白质.本文据此提出了一种基于内质网分离和凝集素ConA富集的复杂样品N-糖基化位点研究策略.通过使用高准确度的质谱线性离子阱-傅立叶变换回旋离子共振质谱对N-糖蛋白质进行鉴定,并对N-糖基化位点进行确定.我们采用模式生物C57BL/6J肝脏作为生物样本,在生物水平和质谱水平分别进行了3次重复,共鉴定了212个N-糖蛋白质的323个N-糖基化位点.在这些蛋白中,131个是Swissprot库中已确认的N-糖蛋白质.此方法富集的糖蛋白,糖型统一,有利于样品的分离和PNGaseF酶切作用,提高了鉴定的效率.对鉴定的212个N-糖蛋白质的定位和功能进行了分析,本文鉴定的N-糖蛋白质对现有的鼠肝N-糖蛋白质数据库进行了有效的补充.     

磷酸化蛋白质组学中的分离富集方法研究进展

蛋白质的磷酸化是一种可逆性的翻译后修饰,在细胞的增值、分化、信号转导以及转录与翻译调控、蛋白质复合体的形成、蛋白质降解等方面发挥着极为重要的作用.因此磷酸化蛋白的鉴定成为翻译后修饰研究的重要内容.但由于磷酸化蛋白的丰度较低, 难以用质谱直接检测.为了解决这个问题,改善质谱对磷酸肽的信号响应, 需要对磷酸化蛋白质或磷酸肽进行富集.本文系统地介绍了磷酸化蛋白组学研究中应用较为广泛和最新建立的各种分离富集方法的原理、特点、应用研究进展,包括抗体富集法、激酶特异富集法、亲和富集法、化学修饰法、多种色谱分离富集方法以及MALDI靶盘富集法.     

利用亲水富集策略分析人血浆中N-糖基化蛋白及N-糖类型

蛋白质的N-糖基化是最重要的翻译后修饰之一,许多已知的血浆肿瘤诊断标志物及治疗靶标都是N-糖基化蛋白。针对血浆的糖蛋白质组研究有利于发现新的蛋白标志物。然而,血浆蛋白质浓度分布的动态范围非常宽,且同一位点上的糖链存在微观不均一性,影响了血浆中糖蛋白的鉴定效率。本文利用亲水材料ZIC-HILIC制备亲水富集柱分别对人血浆中的N-糖链和N-糖肽进行富集,并结合碱性反相色谱进行肽段的预分离和高准确度质谱分析,最终在健康人的血浆中鉴定到了299个糖基化蛋白、637个糖基化位点,并识别出31种不同的糖型。在这些鉴定到的糖基化位点中,新发现有107个N-糖基化位点(占总位点数的16.8%)。本方法操作简单,可以有效富集N-糖肽和N-糖,为在血浆中寻找糖蛋白和糖链生物标志物提供了可靠的手段。     

纳米颗粒预富集方法辅助质谱分析在蛋白质组学中的最新进展

由于生物样本中蛋白质含量的动态范围跨越多个数量级,快速、高效的蛋白质分离富集是低丰度蛋白质成功鉴定的关键.一些具有重要生物学意义的蛋白质的表达量通常很低,预富集就成了这些蛋白质获得成功质谱鉴定和分析的必备条件.富集的主要目的就是有选择性地从复杂生物样本中分离目标分子,从而达到降低样本复杂程度,辅助后续质谱高灵敏鉴定.近些年来,将纳米颗粒引入到这一领域大大促进了富集技术的发展.在本文中,我们集中介绍了近年来发展起来的,利用不同的纳米颗粒,富集低丰度和特定翻译后修饰的蛋白质或多肽并适合质谱鉴定的蛋白质预处理技术.     

近红外荧光成像监测ENO1 mAb在宫颈癌荷瘤小鼠体内生物分布的研究

本研究探讨近红外荧光成像(NIRF)观察烯醇化酶1(ENO1)单克隆抗体(mAb)在宫颈癌荷瘤小鼠体内的分布、代谢及肿瘤靶向效率。利用癌症基因组图谱分析ENO1的表达与肿瘤分期和预后以及肿瘤免疫浸润的关系;Cy7-NHS和FITC与ENO1 mAb偶联成Cy7-ENO1 mAb和FITC-ENO1 mAb,通过激光共聚焦显微镜验证ENO1 mAb在宫颈癌细胞TC-1的定位,并建立宫颈癌皮下肿瘤模型,尾静脉注射Cy7-ENO1 mAb后在1、6、24、48、72和120 h进行近红外荧光成像,成像24 h后迅速解剖主要脏器进行体外成像。生物信息学分析结果表明ENO1在正常宫颈组织与宫颈癌组织中的表达有显著差异,免疫组织化学(IHC)结果提示ENO1蛋白在宫颈癌组织中高表达;此外,其表达与肿瘤分期和淋巴结分期显著相关,并且ENO1的高表达与多种糖酵解酶相关;激光共聚焦显微镜扫描显示FITC-ENO1 mAb能特异性结合在TC-1细胞膜表面,细胞未见内化;近红外荧光成像证明Cy7-ENO1 mAb主要富集在肝脏、肾脏和肿瘤组织,并且具有较高的肿瘤靶向效率。NIRF成像可以实时、动态监测ENO...     

4-巯基苯硼酸修饰二维二硫化钼纳米复合材料的制备及其用于N-糖肽特异性富集

蛋白质的N-糖基化修饰在多种生物过程中发挥着至关重要的作用，近年来的许多研究证实异常的蛋白质糖基化与多种疾病的发生发展密切相关，表明糖基化蛋白质具有较大的潜力成为新的生物标志物或者药物靶标。在样本的处理过程中，对N-糖基化肽段进行富集分离后再进行质谱分析已经成为糖蛋白质组学分析前的必要步骤。但是，由于复杂生物样本中N-糖基化肽段的丰度低和离子化效率差等问题，通过质谱鉴定N-糖肽仍然是一项艰巨的任务。研究通过将纳米金线（Au）、4-巯基苯硼酸（4-MPB）与超薄二维二硫化钼（2D-MoS₂）进行反应，成功制备了一种用于富集蛋白质N-糖基化肽段的新型功能纳米复合材料（MoS₂/Au/4-MPB）。二硫化钼纳米材料的层状结构可以为反应提供大量的可修饰位点，便于修饰纳米金线；功能基团4-巯基苯基硼酸对N-糖肽具有高度的选择性，可以对生物样品中N-糖基化肽段进行特异性富集。使用标准蛋白人免疫球蛋白G（IgG）和牛血清白蛋白（BSA）胰蛋白酶酶切产物对新型功能纳米材料的N-糖基化肽段的富集性能进行评估，其灵敏度达到5 fmol，选择性达到1：1000。将其用于生物样品中N-糖基化肽段的富集，从50 μg尿液外泌体蛋白胰蛋白酶酶切产物中共富集鉴定出768个N-糖肽，归属于377个蛋白质。这些结果表明该新型功能纳米复合材料对复杂生物样品中N-糖肽的选择富集有着巨大的应用潜力，为糖蛋白质组的研究提供了一种新方法。     

麦胚凝集素亲和色谱富集糖肽过程中的肽键裂解

蛋白质的糖基化是最重要的翻译后修饰之一,与蛋白质结构和功能的关系密切。凝集素亲和色谱是蛋白质糖基化研究中很常用的工具,不同的凝集素可以对不同的单糖或寡糖有特异的富集作用。麦胚凝集素（WGA）由于其特异作用的糖型广泛存在而成为使用最多的凝集素之一。在本研究中,发现将WGA用于糖肽亲和富集会导致部分肽段的降解,从而导致后续的肽段序列分析的失败。本文用4种标准蛋白质对这种现象进行了验证,结果表明肽段的降解可以发生在多个位点,其中较多地发生在酪氨酸、苯丙氨酸及亮氨酸的羧基端。这一结果提示：在糖蛋白质组研究中,如果应用WGA富集糖肽并采用质谱进行鉴定,则采用半酶切或非特异性酶切的检索策略更为合适。     

了解蛋白质棕榈基化：生物学意义和酶学

蛋白质的棕榈基化反应是一个在生物体中广泛存在的脂化修饰反应.在这一过程中,目标蛋白中的一个或多个半胱氨酸通过硫酯键被共价修饰上长链棕榈基团.这一反应具有可逆性,因而赋予了它在棕榈基化和去棕榈基化的循环中调控目标蛋白在细胞内功能的能力.棕榈基化反应是由棕榈基转移酶催化进行,研究表明,一些神经系统疾病以及癌症都与棕榈基转移酶中的变异有重要关联.本文主要总结介绍棕榈基化在生物系统的重要作用、具备棕榈基转移催化活性的蛋白家族以及近年来研究棕榈基转移酶催化机理的方法.     

基于纳米结构材料的磷酸化蛋白/多肽富集和分析

蛋白质磷酸化是最为广泛的翻译后修饰之一。在生物体液或组织中,许多低丰度的磷酸化蛋白和磷酸化肽是具有高度临床灵敏性和特异性的生物标记物,这些生物分子对许多疾病的检测和病理的阐释可能提供重要的信息。因为蛋白质磷酸化动态可逆且磷酸化蛋白丰度很低,所以很难直接从复杂的生物样品中直接检测到磷酸化蛋白和磷酸化肽。纳米结构材料因其大比表面积、丰富的活性亲合位点和特殊结构,在磷酸化肽和磷酸化蛋白的分离和富集方面已经引起了特别的关注,并成为目前磷酸化蛋白质组学富集和鉴定方面的研究热点。许多介孔、磁性、杂化或化学修饰的亲合材料被研发并用于磷酸化蛋白/多肽的富集与分离;此外,一些多功能纳米结构材料也被研发并用于蛋白质组学中磷酸化蛋白/多肽的快速高效的富集提纯。在这篇综述中,我们专注于纳米结构材料在磷酸化蛋白/多肽富集和提纯方面的最新进展。     

半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶的制备及其对糖肽的富集

糖蛋白与糖肽在复杂生物体系中丰度一般较低,为了在糖蛋白质组学研究中深入和全面分析鉴定糖基化位点与糖链,通常需要进行富集前处理操作。该文设计并合成了一种半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶分离介质(Cys-Mal@SiO_2),将其装填入固相萃取柱中制备新型亲水固相萃取柱。在以人免疫球蛋白G酶解液为样品进行富集鉴定时,Cys-Mal@SiO_2鉴定糖肽的质谱信号强度和信噪比比半胱氨酸修饰硅胶(Cys@SiO_2)、麦芽糖修饰硅胶(Mal@SiO_2)和商品化ZIC-HILIC更高。在复杂的鼠肝蛋白质提取物的糖蛋白质组学分析中,Cys-Mal@SiO_2共鉴定出1 551条糖肽,属于466个糖蛋白的906个N-糖基化位点,比Cys@SiO_2和Mal@SiO_2鉴定糖肽数、蛋白质数和N-糖基化位点数分别多211、67、127个和289、76、193个。将Cys-Mal@SiO_2成功应用于低丰度糖肽的选择性富集与鉴定,在糖蛋白质组学研究中体现出良好的应用潜力。