质谱MRM技术在蛋白质组学研究中的应用

质谱多反应监测（multiple reaction monitoring,MRM）技术是一种基于已知信息或假定信息有针对性地获取数据,进行质谱信号采集的技术,具有灵敏、准确和特异等优点。在基于蛋白组学的生物标志物研究、蛋白质翻译后修饰、定量蛋白质组和蛋白质相互作用等研究领域的应用逐渐受到重视。该文概述了该技术在蛋白质组学研究中的应用特点及其最新应用进展。     

蛋白质组学技术在网络药理学中的应用

蛋白质组学发展至今已日趋成熟,在生物医药相关领域研究中的应用显著增加,与之相关的样品制备技术、蛋白定量方法及先进的质谱仪器也得到了快速发展。网络药理学是近年来提出的新药发现新策略,是药理学的新兴分支学科,它从整体的角度探索药物与疾病的关联性,发现药物靶标,指导新药研发。将蛋白质组学技术应用于网络药理学研究,能使研究人员系统地预测和解释药物的作用,加速药物靶点的确认,从而设计多靶点药物或药物组合。综述了蛋白质组学技术的新近研究进展,并简单概述了其在网络药理学中的应用。     

细胞培养稳定同位素标记技术在蛋白质组学中的应用与进展

细胞培养稳定同位素标记技术（SILAC）是在细胞培养过程中,利用稳定同位素标记的氨基酸结合质谱技术,对蛋白表达进行定量分析的一种新技术。它不仅可以对蛋白质进行定性分析,还可通过质谱图上一对轻-重稳定同位素峰的比例来反映对应蛋白在不同状态下的表达水平,实现对蛋白质的精确定量。SILAC结合质谱技术在定量蛋白质组学中发挥了巨大的作用,其应用范围从细胞系扩展到亚细胞器、组织与动物整体水平,具体的应用策略也在不断完善发展。我们总结评述了SILAC技术在差异表达蛋白质组、蛋白质翻译后修饰、药物蛋白质组和蛋白质相互作用等方面的应用与进展。     

iTRAQ技术及其在蛋白质组学中的应用

近年来随着蛋白质组学的迅速发展,其相应的方法学研究也取得了巨大的进步, 一系列新技术融入了蛋白质组学研究中,极大地促进了这门学科的发展.相对和绝对定量同位素标记(iTRAQ)技术与高度敏感性和准确性的串联质谱及多维液相色谱联用技术已成为蛋白质定性和定量研究的主要工具之一. 该技术可对复杂样本、细胞器、细 胞裂解液等样本进行相对和绝对定量研究,具有较好的定量效果、较高的重复性.由于其能够同时对多达8种样品进行标记分析,故在生命科学的各个领域得到了广泛的应用.本文对iTRAQ的原理、实验流程、优缺点及近几年的应用进展进行综述.     

蛋白质组学在病毒学研究中的应用

病毒入侵宿主细胞后,导致宿主产生一系列复杂的变化。探索病毒-宿主的相互作用为预防和治疗病毒感染的研究提供重要线索。近年来,以质谱（Mass spectrometry, MS）为核心的蛋白质组学已经为病毒学的发展做出了巨大贡献。新型冠状病毒（SARS-CoV-2）、猴痘病毒（Monkeypox virus, MPXV）以及其它病毒的出现,使得对病毒蛋白质的分子功能及感染后宿主蛋白质组的深入探索更加迫切。本文综述了应用不同蛋白质组学方法来阐明病毒蛋白质的组成、病毒-宿主蛋白质相互作用、宿主蛋白质组的改变以及感染诱导的翻译后调控方面的现状。并讨论蛋白质组学与其他组学联用的策略,总结了蛋白质组学的限制和优势,为寻找病毒感染生物标志物、抗病毒药物靶点提供新的思路。     

基于串联质谱标签法和平行反应监测技术的氟喹诺酮耐药沙门菌蛋白质组学分析

【背景】随着沙门菌对氟喹诺酮类药物的耐药性不断增强,对其耐药机理的研究显得尤为迫切和重要,蛋白质组学分析将为沙门菌的耐药机理研究提供新的靶点和方向。【目的】对鼠伤寒沙门菌诱导获得耐药性前后进行蛋白质组学分析,为深入研究沙门菌耐药机理奠定基础。【方法】用环丙沙星对鼠伤寒沙门菌ATCC13311进行耐药性诱导,利用串联质谱标签法(Tandem mass tag,TMT)对其耐药性进行差异蛋白的筛选和生物信息学分析,并选取15个差异蛋白进行平行反应监测(Parallel reaction monitoring,PRM)靶向蛋白验证。【结果】筛选出318个差异表达蛋白,其中上调159个,下调159个,涉及的KEGG通路主要包括细菌趋药性、ABC转运蛋白、双组分系统等;PRM定量到13个验证蛋白且变化趋势与TMT一致。【结论】通过TMT定量结合PRM靶向验证对鼠伤寒沙门菌耐药前后进行蛋白质组学分析,筛选出多个差异蛋白和代谢通路,包括外排泵相关蛋白、外膜蛋白、双组分相关蛋白及通路、细菌趋化性相关蛋白及通路等,为沙门菌氟喹诺酮类耐药机理的深入研究奠定了基础。     

评价新型稳定同位素赖氨酸标记在定量蛋白质组学中的应用

为了评价基于2-甲氧基-4,5-二氢-1氢-咪唑稳定同位素试剂在定量蛋白质组学中的应用价值,合成了轻型(D0)和重型(D4)的2-甲氧基-4,5-二氢-1氢-咪唑,通过对标准蛋白BSA酶解后产物的标记确认标记反应的特异性,并观察了标记物在MALDI-TOF-MS和LC-ESI-MS中定量的准确性,标记肽在串联质谱中的离子特点,以及对反相液相色谱行为的影响。结果表明,2-甲氧基-4,5-二氢-1氢-咪唑只与酶解后的肽段赖氨酸侧链氨基反应,具有良好的标记特异性;差异表达蛋白的定量可以通过MALDI和ESI电离模式实现;标记肽的串联质谱主要产生y离子,测序更为简便;反相液相色谱可以保持较好的分离效果,氘原子的引入不会影响保留时间,侧链修饰可以用于涉及液相色谱分离的蛋白质组学技术。2-甲氧基-4,5-二氢-1氢-咪唑稳定同位素试剂可以用于定量蛋白质组学。     

基于质谱的定量蛋白质组学策略和方法研究进展

定量蛋白质组学已经成为组学领域研究的热点之一.相关实验技术和计算方法的不断创新极大地促进了定量蛋白质组学的飞速发展.常用的定量蛋白质组学策略按照是否需要稳定同位素标记可以分为无标定量和有标定量两大类.每类策略又产生了众多定量方法和工具,它们一方面推动了定量蛋白质组学的深入发展;另一方面,也在实验策略与技术的发展过程中不断更新.因此对这些定量实验策略和方法进行系统总结和归纳将有助于定量蛋白质组学的研究.本文主要从方法学角度全面归纳了目前定量蛋白质组学研究的相关策略和算法,详述了无标定量和有标定量的具体算法流程并比较了各自特点,还对以研究蛋白质绝对丰度为目标的绝对定量算法进行了总结,列举了常用的定量软件和工具,最后概述了定量结果的质量控制方法,对定量蛋白质组学方法发展的前景进行了展望.     

高精度相对和绝对定量的等量异位标签在定量蛋白质组学研究中的新进展

蛋白质组学逐渐从定性研究转向定量研究。在定量蛋白质组学技术中,相对和绝对定量的等量异位标签(Isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)是应用最广泛的技术之一,具有通量高、稳定性强及不受样品来源制约等优点,几乎可以对任意样品进行标记,而且可以同时对多达8个样品进行定量分析,有效地提高了通量。iTRAQ技术不断改进,其定量准确性显著提高,适用的平台越来越多,为微生物、动物、植物、生物医学领域蛋白质及其翻译后修饰组研究创造了条件。文中综述了高精度iTRAQ技术在定量蛋白质组学研究中的最新发展及其应用。     

质谱MRM技术在蛋白质组学研究中的应用

质谱多反应监测(multiple reaction monitoring,MRM)技术是一种基于已知信息或假定信息有针对性地获取数据,进行质谱信号采集的技术,具有灵敏、准确和特异等优点.在基于蛋白组学的生物标志物研究、蛋白质翻译后修饰.定量蛋白质组和蛋白质相互作用等研究领域的应用逐渐受到重视.该文概述了该技术在蛋白质组学研究中的应用特点及其最新应用进展.     

Selected Reaction Monitoring Mass Spectrometry for Absolute Protein Quantification

Absolute quantification of target proteins within complex biological samples is critical to a wide range of research and clinical applications. This protocol provides step-by-step instructions for the development and application of quantitative assays using selected reaction monitoring (SRM) mass spectrometry (MS). First, likely quantotypic target peptides are identified based on numerous criteria. This includes identifying proteotypic peptides, avoiding sites of posttranslational modification, and analyzing the uniqueness of the target peptide to the target protein. Next, crude external peptide standards are synthesized and used to develop SRM assays, and the resulting assays are used to perform qualitative analyses of the biological samples. Finally, purified, quantified, heavy isotope labeled internal peptide standards are prepared and used to perform isotope dilution series SRM assays. Analysis of all of the resulting MS data is presented. This protocol was used to accurately assay the absolute abundance of proteins of the chemotaxis signaling pathway within RAW 264.7 cells (a mouse monocyte/macrophage cell line). The quantification of G_i2 (a heterotrimeric G-protein α-subunit) is described in detail.     

基于质谱的选择反应监测技术相关策略和方法的研究进展

随着蛋白质组学研究的不断深入,基于质谱的选择反应监测技术(SRM)已经成为以发现生物标志物为代表的定向蛋白质组学研究的重要手段.SRM技术根据假设信息,特异性地获取符合假设条件的质谱信号,去除不符合条件的离子信号干扰,从而得到特定蛋白质的定量信息.SRM技术具有更高的灵敏度和精确性、更大的动态范围等优势.该技术可分为实验设计、数据获取和数据分析三个步骤.在这几个步骤中,最重要的是利用生物信息学手段总结当前实验数据的结果,并用机器学习方法和总结的经验规则进行SRM实验的母离子和子离子对的预测.针对数据质控和定量的生物信息学方法研究在提高SRM数据可靠性方面具有重要作用.此外,为方便SRM的研究,本文还收集、汇总了SRM技术相关的软件、工具和数据库资源.随着质谱仪器的不断发展,新的SRM实验策略以及分析方法、计算工具也应运而生.结合更优化的实验策略、方法,采用更精准的生物信息学算法和工具,SRM在未来蛋白质组学的发展中将发挥更加重要的作用.     

Data,Reagents, Assays and Merits of Proteomics for SARS-CoV-2 Research and Testing

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Highlights

• •In-depth proteomes of 4 SARS-CoV-2 cell line models (Vero E6, Calu-3, Caco-2, A549).
• •Proteomic evidence for thousands of Chlorocebus sabaeus proteins.
• •Proteomic response of Vero E6 cells to SARS-CoV-2 infection.
• •Synthetic peptides, spectral libraries, and targeted assays for SARS-CoV-2 proteins.

     

Selection of Features with Consistent Profiles Improves Relative Protein Quantification in Mass Spectrometry Experiments

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Highlights

• •Automated statistical approach for detecting uninformative features and outliers.
• •Improved performance on relative protein quantification.
• •An option in the open-source R-based software MSstats.

     

Application of Mass Spectrometry in Proteomics

Mass spectrometry has arguably become the core technology in proteomics. The application of mass spectrometry based techniques for the qualitative and quantitative analysis of global proteome samples derived from complex mixtures has had a big impact in the understanding of cellular function. Here, we give a brief introduction to principles of mass spectrometry and instrumentation currently used in proteomics experiments. In addition, recent developments in the application of mass spectrometry in proteomics are summarised. Strategies allowing high-throughput identification of proteins from highly complex mixtures include accurate mass measurement of peptides derived from total proteome digests and multidimensional peptide separations coupled with mass spectrometry. Mass spectrometric analysis of intact proteins permits the characterisation of protein isoforms. Recent developments in stable isotope labelling techniques and chemical tagging allow the mass spectrometry based differential display and quantitation of proteins, and newly established affinity procedures enable the targeted characterisation of post-translationally modified proteins. Finally, advances in mass spectrometric imaging allow the gathering of specific information on the local molecular composition, relative abundance and spatial distribution of peptides and proteins in thin tissue sections.     

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。     

Reactivation of Inactivated d-Glucose Dehydrogenase of a Bacillus Species by Pyridine and Adenine Nucleotides

d-Glucose dehydrogenase [β-d-glucosc: NAD(P) oxidoreductase (EC 1.1.1.47)] was synthesized derepressively in a mutant of a Bacillus species which was isolated as an improved strain for d-ribose production. The enzyme was very unstable and inactivated during storage or column chromatography. The inactivation was prevented in the presence of NAD⁺, NADP⁺ or certain salts. The inactive enzyme was reactivated by the addition of NAD⁺, NADH, NADP⁺, NADPH, AMP, ADP, ATP or certain salts. The molecular weights of the inactive and active form of the enzyme were estimated to be about 45,000 and 80,000, respectively, by Sephadex G–150 gel filtration. Thus, it seems that the enzyme activity is regulated by monomer-dimer interconversion of the enzyme molecule.