现代质谱技术在蛋白质组学中的应用及其最新进展

简述了蛋白质组学的概念、内容和意义,重点综述了现代质谱技术在蛋白质组学中的应用,主要包括蛋白质和肽段的鉴定和定量、蛋白质翻译后修饰的鉴定和蛋白质间相互作用的检测等。随着新的高质量精确度、分辨率、灵敏度和通量质谱仪的出现,现代质谱技术在蛋白质组学中的应用将越来越广泛,并给蛋白质组学研究带来新的机遇。     

整体蛋白质电喷雾质谱原位解析

蛋白质组学系统研究了生物体蛋白质组,尤其是一定生理、病理条件下差异表达的蛋白;对蛋白质序列、翻译后修饰及其位置的定性鉴定可以帮助我们系统地了解蛋白质的结构和功能。随着软电离技术(如电喷雾电离技术)及高质量测量精度、高质量分辨质谱仪(如轨道阱质谱仪)的发展与相对普及,完整蛋白质的质谱表征(即所谓的自上而下蛋白质组学)已成为可能且渐渐流行起来;相应的数据库搜索引擎和蛋白质鉴定生物信息学工具也有了一定的进展。本文对作者研发的蛋白质电喷雾质谱原位解析算法"同位素质荷比及轮廓指纹比对"及整体蛋白质数据库搜索引擎"Protein Goggle2.0"(http://proteingoggle.tongji.edu.cn/)做一个概述。     

安捷伦科技为蛋白组学分析推出业内第一个芯片HPLC/MS系统

安捷伦科技公司日前宣布,为蛋白质鉴定推出第一个高性能液相色谱芯片-HPLC／质谱仪(MS)系统。预计这种基于微流控的液质联用突破技术将明显提高蛋白质研究的速度、简便性和生产效率。     

中科院上海植物逆境生物学研究中心招聘蛋白质组学研究人员

正中科院上海植物逆境生物学研究中心蛋白质组学平台应用现代色谱-质谱技术对植物蛋白质翻译后修饰及其相互作用进行分析鉴定,以揭示蛋白质在生命过程中结构和功能的相互关系。在中科院的大力支持下,蛋白质组学实验室装备了高分辨的组合轨道阱质谱仪(Orbitrap Fusion)、四极杆轨道阱质谱仪(Q Exactive),三重四极杆飞行时间质谱仪(TripleTOF 5600)、基质辅助解吸电离串联飞行时间质谱仪(MALDI TOF/TOF)、四极杆气质联用仪(GCMS)和电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等先进仪器设备。平台隶属于中组部"千人计划"顶尖人才与创新团队,现承担支持多项国家重大科研项目,包括优秀青年     

癌细胞分泌蛋白质组富集与鉴定策略研究进展

分泌蛋白质中包含细胞因子、生长因子和激素等具有重要功能的生物活性分子,广泛参与细胞信号传导,细胞增殖、分化和凋亡的调控等多项重要生命过程。因此,从分泌体系中发掘生物标志物和治疗靶标,是癌症蛋白质组研究的一个重要方向。传统的分泌蛋白质体系主要包括血浆、尿液、脑脊液和组织间隙液等,这些系统的一个主要特点是其所包含的蛋白质浓度范围跨度很大,对蛋白质组分离和鉴定提出巨大挑战。而收集肿瘤细胞在无血清体系中培养时所分泌的蛋白质,开展蛋白质组研究,则可以避开常规分泌系统中大量高丰度蛋白质的干扰,获得肿瘤特异性的细胞分泌蛋白谱。近年来,随着蛋白质组学技术的发展和质谱仪的进步,癌细胞分泌蛋白质组学的研究进展很快。我们系统回顾了癌细胞分泌蛋白质组富集方法和鉴定策略的发展,概括了癌细胞分泌蛋白质组研究现状和规模,为该领域的进一步研究奠定基础。     

蛋白质组研究中离子阱串联质谱数据搜库结果解释方法

基于离子阱串联质谱仪的鸟枪法是一种高通量的蛋白质鉴定方法。得到的数据一般使用软件SEQUEST搜索蛋白质序列数据库,得到肽段鉴定列表以及相应的打分。为了得到蛋白质鉴定列表,还需要进行肽段鉴定结果的过滤和假阳性率的计算,然后根据肽段鉴定结果组装蛋白质列表。这两个问题目前还没有很好地解决。对已有的方法进行总结和比较,可以给搜库结果解释方法的选择提供参考,对数据质量控制方法的改进也有所帮助。     

Reverse ChIP:研究DNA-蛋白质相互作用的新方法

反向染色质免疫共沉淀技术(reverse chromatin immunoprecipitation assay,Reverse ChIP)是一种在体内状态下分析DNA-蛋白质相互作用的新方法.它用特异的核酸探针捕获靶DNA片段及与其相结合的蛋白质,蛋白质用质谱仪检测,以达到确定靶DNA位点全部相关蛋白质的目的.其可对靶DNA位点相关蛋白质进行全面、系统地鉴定,特别是寻找已知DNA元件相应的调节蛋白.在发现、鉴定靶DNA位点相关蛋白质和研究DNA-蛋白质相互作用中有重要应用价值.     

MALDI-TOF MS对临床侵袭性丝状真菌的快速鉴定技术的研究

目的评价基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术在临床常见丝状真菌鉴定中的应用价值。方法收集2017年4月—2019年7月本院各种类型临床标本中分离培养的65株丝状真菌,以及某三甲医院惠赠的26株丝状真菌。这91株丝状真菌通过传统形态学鉴定、DNA测序及MALDI-TOF MS鉴定方法后,以DNA测序结果为标准,与另外2种方法的鉴定结果进行统计学比较,评价MALDI-TOF MS在临床丝状真菌鉴定上的应用。结果在28℃和35℃条件下培养的菌株经质谱仪鉴定后,χ~2检验显示P0.05,提示培养温度差异对结果的影响无统计学意义;以DNA测序结果为金标准,传统形态学方法的正确鉴定率为81.3%(74/91),而基于MALDI-TOF MS技术的正确鉴定率可达97.8%(89/91);研究中,使用"甲酸乙腈提取法"提取蛋白后,丝状真菌质谱鉴定的正确率为90.1%(82/91),而"磁珠研磨法"提取蛋白后的质谱鉴定率则为97.8%(89/91)。结论临床常规工作中使用质谱仪鉴定常见丝状真菌时,培养温度不会影响质谱鉴定结果;改良"磁珠研磨法"提取蛋白后质谱仪鉴定的正确率优于质谱仪推荐"甲酸乙腈提取法";MALDI-TOF MS技术在常见丝状真菌的鉴定上,相比于传统形态学鉴定,该技术更快速、客观、高效及准确。     

多维色谱-串联质谱联用技术分离和鉴定小鼠肝脏质膜蛋白质

采用自动在线纳流多维液相色谱 串联质谱联用的方法分离和鉴定蔗糖密度梯度离心法分离和富集的小鼠肝脏质膜蛋白质 .以强阳离子交换柱为第一相 ,反相柱为第二相 ,在两相之间连接一预柱脱盐和浓缩肽段 .用含去污剂的溶剂提取细胞质膜中的蛋白质 ,获得的质膜蛋白质经酶解和适当的酸化后通过离子交换柱吸附 ,分别用 10个不同浓度的乙酸铵盐溶液进行分段洗脱 .洗脱物经预柱脱盐和浓缩后进入毛细管反相柱进行反相分离 ,分离后的肽段直接进入质谱仪离子源进行一级和二级质谱分析 .质谱仪采得的数据经计算机处理后用Mascot软件进行蛋白质数据库搜寻 ,共鉴定出 12 6种蛋白质 ,其中 4 1种为膜蛋白 ,包括与膜相关的蛋白质和具有多个跨膜区的整合膜蛋白 ,为建立质膜蛋白质组学研究的适宜方法和质膜蛋白质数据库提供了有价值的基础性研究资料 .     

鉴定蛋白质组成元素的实验

鉴定蛋白质组成元素的实验蛋白质是原生质最重要的成分之一，认识蛋白质的组成化学元素，是高中生物教学大纲所规定的内容。（一）实验原理蛋白质主要由２０种氨基酸组成，每种氨基酸均含有Ｃ、Ｈ、Ｏ、Ｎ４种元素、。其中脱氨酸、半脱氨酸、蛋氨酸还含有Ｓ元素。因此蛋白...     

规模化蛋白质鉴定中的串联质谱数据评价方法

随着蛋白质组学研究的蓬勃发展,尤其是近年来对规模化表达谱作图的重视,促使大量蛋白质被鉴定出来,但同时带来了数据质量控制的问题,如何有效去除假阳性结果,提高数据的可靠性,并使得来自不同技术路线、不同质谱仪器以及不同实验室的数据具有可比性是蛋白质组学研究领域的一个热点和难点,文章就目前所使用的数据质量评价方案进行了综述。     

招聘启事

正中科院上海植物逆境生物学研究中心蛋白质和代谢组学平台招聘ICP-MS工作人员中国科学院上海植物逆境生物学研究中心蛋白质和代谢组学平台利用超高效液相色谱和高分辨的质谱仪器,对植物中的痕量无机元素组分、有机代谢产物和蛋白质进行全面系统的分离、定性和定量分析研究。该平台配备了电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、飞行时间质谱仪(Triple TOF 5600,TOF/TOF 5800)、气质联用仪(GCMS)、轨道阱质谱仪(Orbitrap Fusin,Q Exactive)和超高效液相色谱等植物蛋白质和代     

基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)在生物工程产品质量控制中的应用

基质辅助激光解吸附飞行时间质谱仪（ＭＡＬＤＩ－ＴＯＦ－ＭＳ）是近年来活跃在生化分析领域中的一支新军,它以其在生物大分子如蛋白质、核酸、多糖测定中准确、灵敏、快速及操作简便、价格便宜等优势倍受生物化学家的青睐。其实,早在１９５５年Ｗｉｌｅｙ和Ｍｃｌａｒｅｎ［１］就已设计出了飞行时间质谱仪,进行了大量研究小分子结构的工作。直到８０年代,ＨｉｌｌｅｎＫａｍｐ教授应用固体基质进行基质辅助激光解吸附电离,同时,飞行时间质谱仪器的分辨率及瞬时离子检测的时间分辨率得到了根本的改善后,从而使基质辅助激光解吸附飞行时间质谱仪获得了新生,如雨后春笋般地蓬勃发展起来。与传统的磁式质谱仪相比,它的特点有：１．可实现纳秒量级的瞬时记录,经过多次瞬时记录累加得到的质谱图,其信噪比得到了极大的改善。２．具有高的离子流通率,因而获得高的灵敏度,仅需ＰＭ数量级样品即可测定。３．原则上没有质量范围限制,目前可测定蛋白质的质量数已超过１００ＫＤ。４．外标法测定的误差小于０．２％,是传统的测量蛋白质质量方法ＳＤＳ－ＰＡＧＥ凝胶电泳法所无法比拟的。５．与磁质谱仪相比,结构简单,价格便宜。我国的赵善楷教授［２］已成功地自行研制了这种仪器。     

细胞质膜蛋白质组学

随着基于质谱的大规模蛋白质鉴定技术的建立,蛋白质组学得到迅速发展。同时由于质膜在细胞生命活动中的重要作用,质膜蛋白质组学逐渐兴起,并发展成为蛋白质组学研究中的重要组成部分。但由于膜蛋白尤其是内在膜蛋白的强疏水性、低丰度,造成蛋白质提取、分离和鉴定相对困难,使质膜蛋白质组成为蛋白质组研究中的一个技术难点。     

HIV感染导致MT4细胞蛋白表达差异的初步研究

为了比较MT4细胞株感染HIV-1的ⅢB株前后的蛋白质表达差异,我们分别提取MT4细胞及感染了人类免疫缺陷病毒(HIV)的MT4细胞的总蛋白质,通过双向电泳分离,使用Image Master 2D Elite 3.10图像分析软件分析获得的凝胶图谱,寻找差异点,使用质谱仪鉴定获得的差异点蛋白质.结果表明感染HIV和未感染HIV的MT4细胞有40个蛋白质点差异,HIV感染后减少的蛋白质点有12个,增多的有28个,通过质谱分析,29个蛋白质得到鉴定.其中HIV感染后下调的蛋白质有能量代谢相关蛋白、肌动蛋白相关蛋白及假想蛋白等;上调的蛋白有肌动蛋白、酶类蛋白、免疫蛋白及假想蛋白等.通过研究我们可以看出宿主细胞感染HIV病毒后有多个蛋白发生变化,可能和HIV与宿主细胞的相互作用有关.为了研究HIV感染的机制必须去除高丰度蛋白,针对特定功能的蛋白质进行具体研究.     

HIV感染导致MT4细胞蛋白表达差异的初步研究

为了比较MT4细胞株感染H1V-1的IIIB株前后的蛋白质表达差异,我们分别提取MT4细胞及感染了人类免疫缺陷病毒(HrV)的MT4细胞的总蛋白质,通过双向电泳分离,使用Image Master 2D Elite 3．10图像分析软件分析获得的凝胶图谱,寻找差异点,使用质谱仪鉴定获得的差异点蛋白质。结果表明感染HIV和未感染HIV的MT4细胞有40个蛋白质点差异,HIV感染后减少的蛋白质点有12个,增多的有28个,通过质谱分析,29个蛋白质得到鉴定。其中HIV感染后下调的蛋白质有能量代谢相关蛋白、肌动蛋白相关蛋白及假想蛋白等;上调的蛋白有肌动蛋白、酶类蛋白、免疫蛋白及假想蛋白等。通过研究我们可以看出宿主细胞感染HIV病毒后有多个蛋白发生变化,可能和HIV与宿主细胞的相互作用有关。为了研究HIV感染的机制必须去除高丰度蛋白,针对特定功能的蛋白质进行具体研究。     

生物质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

随着技术的进步,蛋白质组学的研究重心由最初旨在鉴定细胞或组织内基因组所表达的全部蛋白质转移到从整个蛋白质组水平上阐述包括蛋白翻译后修饰、生物大分子相互作用等反映蛋白质功能的层次。多种质谱离子化技术的突破使质谱技术成为蛋白质组学研究必不可少的手段。质谱技术联合蛋白质组学多角度、深层次探索生命系统分子本质成为现阶段生命科学研究领域的主旋律之一。本文简要综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的原理、方式和应用,并对其发展前景做出展望。     

根据蛋白质的氨基酸组成实现其快速鉴定

常规进行蛋白质鉴定的方法是测定其氨基酸顺序,它需要蛋白质顺序分析仪,对蛋白质的纯度要求高,费时和花费大,与之相比,蛋白质的氨基酸组成和分子量是容易实验测定的。本文描述了一个基于蛋白质的组成和分子量进行其快速鉴定的方法。其基本出发点是,通过统计蛋白质序列数据库中每个序列的氨基酸组成和分子量,得到一个含蛋白质长度、组成和分子量的数据库,将靶蛋白质的组成等数据与该数据库进行对比,可以检出组成和分子量与之接近的蛋白质。从而对该蛋白质进行初步鉴定。在有些情况下,甚至能相当准确地确定靶蛋白质与数据库中的某个（些）蛋白质相关。根据这一原理本文设计了根据氨基酸组成检索蛋白质组成数据库的程序,通过对胰岛素原、细胞肿瘤抗原Ｐ５３和泛肽等多种蛋白质的组成分析,证实根据氨基酸组成能较好地进行蛋白质鉴定。     

毛细管电泳技术在蛋白质翻译后修饰中的应用

蛋白质中翻译后修饰蛋白的鉴定是蛋白质组学研究的主要内容之一。毛细管电泳技术由于其高分辨能力、低样品上样量、易操作性和较少的分析时间等特点,迅速发展成为一种重要的分离技术。通过毛细管电泳与质谱连用,可以得到许多关于蛋白质鉴定、纯化和结构改变方面的十分有价值的信息。对毛细管电泳技术进行了简单介绍,并且就其在蛋白质磷酸化和蛋白质糖基化研究中的应用进行了综述。     

噬菌体展示技术的理论基础及其在感染性疾病防治中的应用

噬菌体展示技术是一种高通量研究基因功能、蛋白质表达及其相互作用的有效方法,具有与生物芯片一样的大量快速检测、发现并鉴定功能基因及蛋白质-蛋白质相互作用的优点。我们着重介绍噬菌体展示技术的种类、原理,及其在感染性疾病防治中的应用。