基于二辛基化标记的蛋白质组N末端肽富集方法

蛋白质末端的研究不仅对于蛋白质的结构和功能注释十分必要,还能够为蛋白酶作用机理的揭示提供重要信息.针对传统蛋白质组N末端肽富集需要采用大量去除材料导致N末端肽回收率低,以及步骤繁琐、样品损失等问题,本文发展了一种基于二辛基化标记的蛋白质组N末端肽反向富集方法,可以在单次反相色谱分离中实现非N末端肽的去除.以酵母蛋白质酶解产物为样品对方法进行考察,结果表明,该方法具备较高的二辛基化标记效率(93%),且非N末端肽经二辛基化标记后能够显著偏移至强保留区.将其应用于酵母蛋白质N末端组的分析,共鉴定到237条蛋白原始N末端肽和133 neo-N末端肽,较富集前分别提高了2.1和3.3倍.此外,将该方法结合多种酶切方式,使N末端肽和neo-N末端肽的鉴定数目进一步提高37%和60%,促进了蛋白质N末端组鉴定覆盖度的提高.     

以核糖体蛋白质鉴别铜绿微囊藻的应用分析

旨为研究以核糖体蛋白质为生物标识物的基质辅助激光解吸/电离平衡飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)法鉴别混合及实际蓝藻样品的可行性。通过机械破碎和高速离心的前处理步骤获取待测蓝藻样品的核糖体蛋白质组分,使蛋白质原位结晶后进行MALDI-TOF MS测定,并选择特定的13个核糖体蛋白质为生物标识物进行蛋白质组学分析。结果表明在筛选的最优实验条件下,模式藻株铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)能在混合样品中被精确鉴别出,标识物特征峰的检出率均大于75%,通过对不同藻细胞密度的样品测定,混合蓝藻样品中M.aeruginosa的最低生物量检出限为2.88×106cell,所占比例为37%,核糖体蛋白质特征峰值的误差在合理范围内;M.aeruginosa在太湖实际蓝藻样品中也被成功鉴别出,特征峰的检出率为76.9%。综合分析表明,基于核糖体蛋白质为生物标识物的MALDI-TOF MS法能成功应用于混合和实际蓝藻样品的鉴别且可能成为未来实际水体中蓝藻日常监测的手段。     

一种反相/弱阳离子交换混合模式色谱填料结合质谱在蛋白质组学中的应用

为了提高蛋白质组的覆盖率,色谱分离将发挥重要作用,而色谱固定相更是关键.为此,本文采用"硫醇-烯"点击化学的方法制备了一种反相/弱阳离子交换混合模式色谱填料,期望通过其对多肽混合物的高效分离提高蛋白质质谱鉴定的覆盖率.为了对制备的混合物模式色谱填料的性能进行评价和应用,首先采用小分子混合物对制备的混合模式色谱填料进行表征,结果表明,这种填料具有反相和弱阳离子交换两种分离机制;再用这种混合模式色谱填料分离6条疏水性和理论等电点不同的标准肽段混合物,可将这6条肽段完全分离,而经典的C18反相色谱柱则不能将它们完全分离,说明对于疏水性质相似的肽段,可以根据其等电点的差异得到更好的分离,且由于在反相基团与基质间嵌合了具有亲水性质的基团,减弱了固定相的疏水性质,从而减弱了强疏水性肽段的不可逆吸附的作用.最后将这种固定相用于全蛋白酶切物的混合模式色谱离线分离结合反相色谱-串联质谱分析,对100μg Hep-G2细胞全蛋白酶切物进行分析,共鉴定到5924个蛋白,表明这种混合模式的色谱填料可用于蛋白质组的分离分析中.     

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 .     

蛋白质组学样品消化条件的优化

随着质谱的飞速发展,基于质谱的"鸟枪法"技术广泛的应用于大规模的蛋白质组学分析。化学反应保护效率过低或者酶切效率过低则会降低鉴定效率,并且在现有的计算方式下会丢失很多肽段信息。因此,蛋白质样品的前处理在现有的蛋白质组学研究中发挥重要作用。本研究对蛋白质的烷基化试剂的反应条件进行优化以提高烷基化效率,同时优化酶解Buffer提高酶切效率以及增加酶量和引入多种酶以提高酶切效率等,最终确定了蛋白质前处理的最优条件,最终使用1μg样品在一次质谱分析鉴定到(2 425±7)个蛋白质,较未优化的方法提高了31%。优化后的蛋白质前处理方法可有效提高现有蛋白质组学的研究效率,可进一步应用于蛋白质的定量及动态分析研究。     

一种适合针刺活检样品的蛋白质组学分析方法

针刺活检样品是一种重要的临床组织样品,其蕴涵的蛋白质信息,对了解人类疾病极为重要.然而,由于该样品的体积极小,其研究受到很大限制.本文建立和优化了适合针刺活检样品的基于双向电泳的蛋白质组学分析平台：通过直接抽提获得针刺活检组织的蛋白质样品;用24 cm 固定梯度干胶条(pH 3-10NL)等电聚焦及12.5% SDS-PAGE分离获得蛋白质样品;感兴趣的蛋白质点经过胰酶酶解后用MALDI TOF/TOF质谱分析.运用所建立的平台对3例来自3只不同大鼠的肝脏针刺活检样品进行分析,获得了多于2500个蛋白质点的高重复性的二维凝胶银染图谱.应用该方法分析人前列腺针刺活检样品的蛋白质组,同样获得了高质量、高重复性的结果.其中随机选取的包括低丰度点在内的57个蛋白质点,经胰酶酶解后进行MALDI串联质谱分析,均获得了高确定性的鉴定结果.通过建立针刺活检样品的蛋白质组学分析方法,为研究人类疾病的分子机制提供了必要的前提保障.     

基于SH2超亲体的微量样品酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术研究进展及应用

酪氨酸磷酸化是生物体内一种重要的蛋白质磷酸化修饰类型,参与细胞信号转导、细胞迁移、凋亡等众多的生命活动过程。在磷酸化蛋白质组学研究中,由于酪氨酸磷酸化蛋白丰度低且有时起始样品量有限,传统的磷酸化蛋白质组富集方法用于酪氨酸磷酸化肽富集效率较低。微量样品的制备技术以及SH2超亲体的引入正在改变酪氨酸磷酸化蛋白质组研究的现状,现对此进行综述。     

板栗疫病菌致病性机理的双向凝胶电泳法研究

双向凝胶电泳技术是蛋白质组学研究的基础性技术平台。如何得到一张高质量的双向凝胶电泳图谱是进行后续研究的关键。为探索适用于板栗疫病菌可溶性总蛋白的最佳提取条件,从蛋白组学角度来探索板栗疫病菌致病性机理,比较了目前在丝状真菌中常用的两种蛋白质提取方法,制备的蛋白质样品经双向凝胶电泳后,在凝胶上呈现的蛋白质斑点的丰度和分布特点。结果表明,两种方法获得的蛋白质主要集中分布在pH4~7的范围内;TCA-丙酮沉淀法得到的图谱分辨率高但是蛋白质总量很少。裂解液-TCA-丙酮沉淀法得到的蛋白质总量较大,通过cleanupkit处理后图谱分辨率可以达到差异蛋白组的要求。随机提取几个银染蛋白点用MALDI-TOFMS/MS进行分析,可以得到高质量的肽质量指纹谱。表明该样品制备方法可以满足蛋白质鉴定的要求。     

同位素稀释法在绝对定量蛋白质组中的研究进展

绝对定量蛋白质组是指基于蛋白质组学方法对细胞、组织或体液中的蛋白质进行绝对量或浓度测定．目前,常用的绝对定量方法主要有基于同位素稀释法的蛋白质组学绝对定量方法和基于质谱数据统计分析的非标记方法．基于同位素稀释法的绝对定量方法是用已知量的同位素标记物对与其混合的样本蛋白质浓度进行测定．常见的同位素标记物包括：由AQUA法、QconCAT法产生的特异性水解肽段,由PSAQ法、Absolute SILAC法产生的标记蛋白和由PrESTs-SILAC法产生的蛋白抗原表位标签．由于同位素稀释法可以对蛋白质进行准确和精确定量,对于临床疾病的诊断和治疗具有明显的现实意义．本文对同位素稀释法在绝对定量蛋白质组中的研究进展及其优缺点和最新应用进行了评述．     

一种结合生物医学知识的蛋白质组非标记定量分析方法及其应用

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalized spectral abundance factor)算法采用肽段计数对蛋白质组数据进行定量,进一步结合共享肽对该方法进行优化.以此为基础,通过g:Profiler获取海量蛋白质组的功能注释信息,在定量分析的过程中,同步实现了对蛋白质组数据的功能性分析.本文选择来自人心脏、小鼠心脏、小鼠肝脏的三组线粒体蛋白质组数据对该方法进行验证,按照功能性分析将三组数据划分为若干功能组或信号通路,并进行相关性、功能聚类以及电子传递链分析.结果表明,结合共享肽的优化算法克服了对低丰度蛋白质的错误估计,提高了非标记定量的准确性.同时,结合生物医学知识的分析方法解释了蛋白质组的功能和相互作用关系,为差异比较蛋白质组学、疾病蛋白质组学以及功能蛋白质组学等组学研究提供了新的方法.     

鸟枪法蛋白质鉴定质量控制方法研究进展

鸟枪法串联质谱蛋白质鉴定策略由于其高可靠和高效率而被广泛应用于蛋白质组学研究中,这种方法直接对蛋白质混合物进行酶切,以肽段为鉴定单元,继而推导真实的样品蛋白质．由于利用质谱图推导肽段存在一定的假阳性率,而且直接对蛋白质混合物的酶切也导致了肽段和蛋白质之间关联信息的丢失,所鉴定的蛋白质难免存在部分不可靠结果．因此,蛋白质鉴定的质量控制在蛋白质组学研究中极为重要．蛋白质鉴定的质量控制包含两大类主要方法,其一为利用肽段进行蛋白质组装,当前最常用也被证明最有效的方法是使用简约原则,即用最少的蛋白质解释所有鉴定肽段,现有的方法可以分为布尔型和概率型,其二为鉴定蛋白质的可靠性评估,包括单个蛋白质鉴定置信度和蛋白质鉴定整体水平的假阳性率计算．综合各种可辅助蛋白质鉴定的先验信息,构建普适的概率统计模型,是目前蛋白质鉴定质量控制方法的发展趋势．     

胰蛋白酶镜像酶LysargiNase的开发及其在蛋白质组学研究中的应用

蛋白质组学是系统鉴定、定量蛋白质及其翻译后修饰形式,并研究这些蛋白质生物学功能的学科。目前,基于质谱的鸟枪法蛋白质组学技术是蛋白质组学研究的主要手段之一,其技术流程是先将蛋白质组样品经位点特异性蛋白酶消化形成肽组,再进行高效液相色谱分离和质谱检测。而位点特异性蛋白酶对蛋白质样品的消化是质谱检测的前提和基础。随着蛋白质组学研究的深入,多种位点特异性蛋白酶被先后开发利用;而切割发生在相应氨基酸的N端,与传统的C端蛋白酶互为镜像的蛋白酶的鉴定、开发、特性研究和广泛使用更是为蛋白质组学研究提供了新的工具。文中对最近发现的胰蛋白酶的镜像酶——赖氨酸精氨酸N端蛋白酶(LysargiNase)的特点及其应用进行综述,为国内外学者更加广泛的使用创造条件。     

质谱技术解析磷酸化蛋白质组

蛋白质磷酸化是生物体内存在的一种普遍的调节方式,在细胞信号传递中占有极重要的地位.质谱已逐渐被人们认为是挑战这一领域的有利工具.综述了目前利用质谱技术分析磷酸化蛋白质的方法,包括利用固定化的金属亲和层析柱、抗体和化学标签技术富集目的分子,肽片段质量图和前体离子扫描（precusor ion scans）等技术检测磷酸化肽段,串联质谱对磷酸化肽段测序鉴定磷酸化位点,以及引入质量标签对蛋白质的磷酸化水平进行定量等.虽然现在已经有很多可行的方法用于分析磷酸化蛋白质,但要达到从少量生物样品中解析其全部磷酸化蛋白质仍需要有很多技术上的突破.     

蛋白质组研究中分离新技术与新方法

对于蛋白质组的研究离不开分析技术的支撑。由于样品及其基质的复杂性,为了实现蛋白质的高通量、高灵敏度、快速分析鉴定,必须发展与之匹配的新技术与新方法。多维高效液相色谱/毛细管电泳技术,部分弥补了传统2D PAGE的不足,近年来,在蛋白质分离鉴定方面取得了最令人瞩目的成绩。本文分别从多维液相色谱分离技术、多维毛细管电泳蛋白质分离平台、微柱液相-毛细管电泳联用技术、极端pH蛋白质的分离分析和蛋白质的在线富集技术等方面对蛋白质组学研究中在新技术与新方法方面近期取得的成果加以系统阐述。     

蛋白质组学肽段鉴定可信度评价方法

蛋白质组学基于质谱数据鉴定肽段和蛋白质，从而给出基因表达的直接证据，帮助解析蛋白质的结构和功能，研究蛋白质与疾病的关系，提供靶向治疗方案，而这些都取决于鉴定的肽段和蛋白质的准确性。蛋白质组学常采用目标-诱饵库方法（target-decoy approach，TDA）对鉴定的肽段和蛋白质进行质量控制，并对其进行改进演化后应用到子类肽段（比如突变肽段和修饰肽段等）和交联肽段等特殊鉴定结果的可信度评价中。然而，TDA存在两个局限，即错误率估计值不够准确以及不能评价单个鉴定结果的可信度，经过TDA质量控制后的结果还需要进一步检验，因此领域内也提出了一系列其他方法（本文统称为Beyond-TDA方法），协同加强肽段的可信度评价。本文对数据依赖模式下采集的质谱数据肽段层面的TDA常规方法和特殊方法进行了综述，对Beyond-TDA方法进行了分类阐述，并总结了各种方法的优势与不足。     

尿液蛋白富集方法的比较

人尿液中蛋白含量低,在进行质谱分析时易被高丰度蛋白掩盖。因此,发展高效和高选择性的富集方法,是实现尿蛋白标记物深度覆盖的必要前提。探究不同实验方法对尿液蛋白富集和尿蛋白质组的影响尤为重要。本研究采用超滤法、硝酸纤维素膜富集法和饱和硫酸铵沉淀法,等体积各处理5例健康志愿者和膀胱癌患者10 mL尿液样本,富集尿液蛋白,SDS-PAGE分离尿蛋白,比较不同方法纯化的效率;通过质谱分析,比较不同纯化方法的肽段鉴定效果,确定针对尿液蛋白质组蛋白的最佳富集方法。相对于超滤和硝酸纤维素膜富集法,饱和硫酸铵沉淀法成功地应用于健康人尿蛋白的富集和质谱检测,在保证回收蛋白质量的前提下,可减少高丰度白蛋白的干扰,富集更多低丰度蛋白,提高了质谱鉴定的灵敏度。综上所述,饱和硫酸铵提取尿蛋白的效果较好,该方法具有大规模处理尿液、提高蛋白质组学筛选临床诊断标记物研究的应用潜力。     

一种提高固定pH梯度（IPG）凝胶双向电泳的重复性、分辨率和通量的方法

在蛋白质组学研究中 ,双向聚丙烯酰胺凝胶电泳是现行蛋白质分离的最重要的方法之一。实验发展了一种提高固定pH梯度 (IPG)凝胶双向电泳的重复性、分辨率和通量的方法 :在一块SDS 聚丙烯酰胺凝胶上同时进行多块固定pH梯度(IPG)凝胶 (Multi stripsononeSDSgel,MSOG)电泳。用此方法比较了人肝癌细胞、不同生长状态的人肝癌细胞、3T3细胞的蛋白质以及同一个样品在不同大小的第二向凝胶系统 (大型和中型凝胶 )的双向电泳图谱。结果表明 ,同一样品在 13cmIPGStrip双向电泳可分离 2 0 0 0以上蛋白质点且图谱蛋白质点的匹配率可超过 95 %以上。同时又可以最大程度地降低凝胶背景对蛋白质点比较分析的干扰 ,从而提高了双向电泳分离蛋白质的分辨率和通量。这些优点都有助于差异蛋白质组学特别是细胞器差异蛋白质组学研究的自动化。     

大鼠背根神经节细胞质膜的双水相法纯化及其蛋白质组学研究

大鼠背根神经节(dorsal root ganglion, DRG)细胞是一种初级感觉神经元,能传导触觉、痛觉、温觉等神经冲动．为了对少量的DRG组织细胞进行质膜蛋白质组学分析,综合利用差速离心与双水相相结合的方法富集DRG质膜．然后通过SDS-PAGE、CapLC-MS/MS和生物信息学方法对其中的蛋白质进行鉴定和分析．Western blotting图谱扫描后经过Quantity One软件分析,双水相纯化后的质膜与差速离心后得到的粗质膜相比相对浓度增加了2.3倍,与匀浆液相比增加了15倍． 经过大鼠IPI数据库以及相关文献检索, 有729个蛋白质得到鉴定, 其中547个蛋白质具有GO (gene ontology)注释信息,有159 (21.8 %)个蛋白质定位在质膜上．通过对大鼠DRG质膜的蛋白质组学研究,得到了大鼠DRG的质膜蛋白质的分析数据,且提供了一种适用于少量样品的蛋白质组学的分析路线．     

固化金属离子亲和层析富集磷酸化多肽方法的选择及优化

在磷酸化蛋白质组学研究中,根据是否需要对待富集样品进行甲酯化处理,可将固化金属离子亲和层析（IMAC）方法分为两类,即需要甲酯化处理的IMAC方法（ME—IMAC）和不需要甲酯化处理的IMAC方法（Non—ME—IMAC）。要实现对磷酸化多肽的有效富集和鉴定,就必须对富集方法进行选择和优化。利用基质辅助激光解析离子化串联飞行时间质谱（MALDI—TOF—MS）对两种方法富集的磷酸化多肽进行了比较研究。结果表明,ME—IMAC方法容易发生样品丢失,质谱结果的分析也比较复杂,而Non—ME—IMAC方法则不仅操作简单而且富集效果理想。另外,优化了Non—ME—IMAC方法的实验条件,指出最佳的结合溶液是8％ACN／0．3％TFA,最佳的洗脱溶液是0．1mol／LEDTA（pH值8．0）,从而建立了一套完整而简单有效的磷酸化多肽富集方法。     

生物活性肽蛋白质组分分离与鉴定方法的建立

目的:评估大规模蛋白质组分离与鉴定技术策略在生物活性肽研究中的应用价值。方法:采用全溶液酶解及胶内分离与酶解方法分离生物活性肽;肽段离子阱串联质谱鉴定时,采用碰撞诱导解离与电子转移解离2种互补的肽段碎裂模式。结果:几种方法联用,鉴定到复杂生物活性肽样品中236个多肽大分子;不同分离和鉴定策略显示出良好的互补性,基于凝胶电泳分离的策略提供了最好的鉴定效果。结论:大规模的蛋白质组学分离与鉴定技术策略可以有效应用于生物活性肽组分的表征。