化学交联质谱技术的研究进展

化学交联质谱技术是解析蛋白质结构和研究蛋白质相互作用的重要工具。近5年以来,该技术在方法和应用上都取得了很大的进步。方法上,一方面可断裂交联剂与新型分离富集方法展现了较好的应用前景,另一方面更加高效的交联肽段搜索引擎和质量控制方法为交联质谱数据分析提供了有力的工具。应用上,一方面与冷冻电镜技术结合解析了大量蛋白质的结构,另一方面从研究蛋白质复合物的相互作用发展到研究全蛋白质组水平的相互作用网络。化学交联质谱技术在方法和应用上的蓬勃发展,体现了这一技术的重要作用。本文对化学交联质谱技术的各个环节进行了详细的综述,包括交联剂选择、交联反应、酶切、交联肽段富集、液质联用、交联肽段鉴定、质量控制和生物学应用,重点介绍了最近5年的研究进展。最后,讨论了化学交联质谱技术面临的挑战及未来的发展方向。     

长链非编码RNANRAV在抗病毒应答中对干扰素刺激基因(ISG)转录的调控作用

<正>天然免疫是宿主抵抗病毒的第一道防线。病毒侵染宿主后,宿主的病原识别受体(PRR)鉴别出病毒的核酸或蛋白质组分,激活抗病毒天然免疫应答。一系列天然免疫信号通路被PRR激活,通路下游的转录因子随之活化并进入细胞核,核内各种免疫相关基因依次开始转录调控。首先,干扰素大量表达并被分泌至细胞外,随后上百种干扰素刺激基因(ISG)转录表达。这些ISG蛋白分布至细胞内外,通过多种机制抵御病毒的感染复制,以清除机体内的病毒。长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)是一类长度大于200nt、不具有蛋白编码特性的RNA分子。近年来大量实验证据表明,长链非编码RNA在细胞     

基于局部茎搜索的RNA二级结构预测算法

RNA的二级结构预测是生物信息学中一个已经有30多年历史的经典问题,基于最小自由能模型(MFE)的优化算法是使用最为广泛的方法．但RNA结构中假结的存在使MFE问题理论上成为一个NP-hard问题,即使采用动态规划等优化算法也会面临时间复杂度高的困难,同时研究还发现,由于受RNA折叠动力学机制以及环境因素的影响,真实的RNA二级结构往往并不处于自由能最小状态．根据RNA折叠的特点,提出了一种启发式搜索算法来预测带假结的RNA二级结构．该算法以RNA的茎为基本单元,采用启发式搜索策略在茎的组合空间中搜索自由能最小并且出现频率最高的RNA二级结构,该算法不仅能显著降低搜索RNA二级结构的时间复杂度,还有助于弥补单纯依赖能量预测RNA二级结构的不足．在多种类型的RNA标准数据集上进行了检验,结果表明,该算法在预测的精度上优于目前国际上几个著名的RNA二级结构预测算法并且具有较高的运行效率．     

针对SARS冠状病毒重要蛋白的siRNA设计(英文)

NA干涉 (RNAinterference ,RNAi)是一种特异性地导致转录后基因沉默的现象 ,在哺乳动物细胞中小分子干扰RNA双链体 (smallinterferingRNAduplexes ,siRNAduplexes)可以有效地诱导RNAi现象 ,为一些疾病的治疗开辟了新的途径 .针对SARS冠状病毒 (SARScoronavirus ,SARS CoV)中编码 5个主要蛋白质的基因 ,用生物信息学的方法设计了3 48条候选siRNA靶标 .在理论上 ,相应的siRNA双链体能特异地抑制SARS CoV靶基因的表达 ,同时不会影响人体细胞基因的正常表达 ,这为进一步siRNA类药物的实验研究提供了理论基础     

基于电子捕获裂解/电子转运裂解串联质谱技术的蛋白质组学研究

蛋白质组学的兴起带动了质谱技术的快速发展,而质谱技术的进步则拓宽了蛋白质组学研究问题的广度.最近10年内,肽段或完整蛋白质在质谱仪中的裂解技术——电子捕获裂解(electron capture dissociation,ECD)与电子转运裂解(electron transfer dissociation,ETD)逐渐发展起来.ECD和ETD在蛋白质组学中的应用,特别是在蛋白质的翻译后修饰鉴定和自顶而下(Top-down)的完整蛋白质裂解研究中已经展示出了诱人的前景.对ECD和ETD的基本原理、质谱特点、仪器实现、数据解析算法与软件开发,以及在蛋白质组学中的应用进展等方面进行了比较系统全面的阐述,并对当前的研究问题、面临的技术挑战与未来的发展趋势等方面作了深入剖析.     

气候、径流及河漫滩湿地淹没状态耦合关系研究——以海拉尔河下游段为例

海拉尔河是内蒙古自治区重要河流,对维持地区生态平衡具有极其重要的作用。选取海拉尔河下游河段作为研究对象（以下称海拉尔河）,以遥感、气候、水文数据为基础,基于淹没频率模型分析探讨河漫滩湿地淹没情况对气候变化的响应。研究表明：海拉尔河气候近三十年呈现干冷变化趋势,多年平均降雨量356.45mm,年均减少11.64mm,多年平均温度-0.2℃,年均减少0.01℃;年径流呈减少趋势,年均减少2.05×10⁸m³;温度下降导致冻土的增加,融雪补给径流减少,从温度层面上对径流产生影响,降雨直接补给径流,降雨减少,径流减少;各淹没频率下的淹没区域,受影响程度不同,大于80％极高淹没频率区受径流影响最小,0-20％极低频率区域受径流变化影响最大;气候-径流-淹没状态存在耦合关系,由于温度下降,研究区冰封时间增长,抑制春季径流的产生,降雨减少,夏秋季的径流延迟,影响河漫滩湿地水份供应,进而减少河水出槽次数,影响河漫滩湿地淹没状态。研究成果可为海拉尔河生态环境保护以及水资源开发利用提供理论支持。     

N-糖肽的规模化质谱解析方法进展

蛋白质糖基化修饰的鉴定是蛋白质翻译后修饰分析中最具挑战性的任务之一,近几年尤其受到关注.快速发展的质谱技术为规模化的蛋白质糖基化修饰研究提供了有效的手段.与其他基于质谱技术的翻译后修饰鉴定相比,糖基化鉴定的难点在于糖链是大分子而且存在微观不均一性,另外糖链本身可以在串联质谱中碎裂且与肽段的碎裂规律不同,导致蛋白质组学的质谱解析方法和软件难以完整地鉴定肽段序列和糖链结构.完整N-糖肽的鉴定是糖基化分析的热点内容之一,针对N-糖肽的鉴定,近年来,人们开发了多种多样的质谱解析方法,其中包括用N-糖酰胺酶切除糖链后鉴定N-糖基化位点的方法、基于电子转运裂解的糖肽肽段鉴定、基于高能碰撞裂解与电子转运裂解联用或碰撞诱导裂解与三级谱联用的完整N-糖肽鉴定等等.本文对这些质谱解析方法进行了整理和综述,简要指出了目前完整糖肽鉴定软件存在的一些不足,展望了未来的发展方向.     

肽段的理论串联质谱图预测方法研究进展

基于串联质谱技术的蛋白质组学已经成为生命科学领域的重要工具,其中肽段的理论串联质谱图(通常也被称为二级谱图)预测问题在近年来广受关注.大量高质量质谱数据的积累和计算技术的发展为此问题的解决提供了有效途径.肽段的理论二级谱图预测的方法可以分为两大类,一类是基于物理模型的方法,即基于移动质子模型的方法,例如MassAnalyzer、MS-Simulator;另一类是基于机器学习的方法,包括集成学习相关算法和基于神经网络的方法,例如PeptideART、MS2PIP、MS2PBPI和p Deep等.本文对这两大类方法进行了整理和综述,并简要指出了目前理论谱图预测方法存在的一些不足,展望了未来的发展方向.     

蛋白质结构与相互作用研究新方法——交联质谱技术

蛋白质的空间结构信息以及蛋白质间的相互作用信息对于研究蛋白质的功能有重要意义.研究蛋白质结构与相互作用的传统技术,如核磁共振技术、X射线晶体衍射技术等,对于蛋白质的纯度、结晶性和绝对量均有比较高的要求,限制了其广泛应用.交联质谱技术是近十多年来发展起来的新技术,它将质谱技术与交联技术相结合,在研究蛋白质结构与相互作用方面具有速度快、成本小、蛋白质各方面性状要求低等优势.本文就交联质谱技术各个环节的技术方法加以综述,包括交联质谱实验分离富集技术、常见交联剂特性、交联质谱数据库搜索算法、结果验证研究和交联质谱技术的应用等方面,并展望了该研究方向未来的发展.     

蛋白质基因组学：运用蛋白质组技术注释基因组

随着高通量DNA测序技术的飞速发展,越来越多的物种完成了基因组测序．定位编码基因、确定编码基因结构是基因组注释的基本任务,然而以往的基因组注释方法主要依赖于DNA及RNA序列信息．为了更加精确地解读完成测序的基因组,我们需要整合多种类型的组学数据进行基因组注释．近年来,基于串联质谱技术的蛋白质组学已经发展成熟,实现了对蛋白质组的高覆盖,使得利用串联质谱数据进行基因组注释成为可能．串联质谱数据一方面可以对已注释的基因进行表达验证,另一方面还可以校正原注释基因,进而发现新基因,实现对基因组序列的重新注释．这正是当前进展较快的蛋白质基因组学的研究内容．利用该方法系统地注释已完成测序的基因组已成为解读基因组的一个重要补充．本文综述了蛋白质基因组学的主要研究内容和研究方法,并展望了该研究方向未来的发展．