磷蛋白组的研究技术及其进展

真核细胞中蛋白质磷酸化是一个重要事件。真核细胞利用可逆的蛋白磷酸化来控制许多细胞过程包括信号转换、基因表达、细胞周期等。磷蛋白组的研究涉及磷蛋白的分离和鉴定 ,磷酸化残基定位和定量分析。由于蛋白质磷酸化是一个动态过程 ,在细胞中磷蛋白含量低 ,磷酸化位点可变 ,且磷酸肽的质谱信号常常会受到抑制 ,所以磷蛋白的分析存在更多的困难。本文介绍了国内外在磷酸蛋白的分离鉴定及定量分析方面的研究技术以及进展情况。目前 ,质谱仍然是核心的鉴定技术 ,寻找更好富集方法是最大的挑战。定量蛋白组学是对蛋白质的差异表达进行精确的定量分析。目前还不存在一种独立的方法可以完成磷蛋白的分离、鉴定 ,以及磷酸位点的定位和定量分析。随着样品分离技术和相关仪器的发展 ,磷酸蛋白快速、准确、全面分析鉴定将能够实现。     

基于高覆盖(磷酸化)蛋白质组对人胚胎干细胞干性维持调控网络的解析

目的:对人胚胎干细胞H9的(磷酸化)蛋白质组进行鉴定和深入分析,探讨维持人胚胎干细胞干性的核心调控网络。方法:利用新近发表的TAFT磷酸化肽段富集策略和高精度质谱鉴定技术,采用无标定量方法对H9细胞(磷酸化)蛋白进行定量分析;结合MOTIFX、iGPS、IPA等多种生物信息学分析软件,分析H9细胞的磷酸化基序-激酶、转录因子-靶基因调控网络。结果:获得了目前高度覆盖的H9细胞(磷酸化)蛋白质组数据集,鉴定到8674种蛋白质,其中3898种能够发生磷酸化修饰,包括13 676条磷酸化肽段,高可信度(class 1)磷酸化位点有11 870种。与已有的H9细胞磷酸化蛋白质组数据相比,其中2247种磷酸化蛋白质和10 025种磷酸化位点是本研究新鉴定到的。基于基序和激酶预测分析,推导出与干性维持相关的已知转录调节因子的新的磷酸化修饰基序以及调控其发生磷酸化的激酶。结合多能性转录因子对靶基因的调控信息,构建了多能性调控分子磷酸化修饰及其转录调控的核心网络。此外,还对特定位点的磷酸化修饰水平及其对应蛋白的总体丰度水平进行了比较及功能分析。基于各自的百分位数,比较磷酸化修饰水平与其对应蛋白的总体丰度,发现具有高丰度但低磷酸化修饰水平的蛋白倾向于参与物质转换或物质运输等生物过程,而低丰度但高磷酸化水平的蛋白质倾向于参与信息转导或调控过程。结论:提供了人胚胎干细胞H9高覆盖的(磷酸化)蛋白质组数据,这些数据有助于深入了解蛋白质磷酸化修饰在胚胎干细胞干性维持中所发挥的重要作用,为胚胎干细胞基础和应用研究提供了宝贵的数据资源。     

蛋白质磷酸化修饰的研究进展

蛋白质磷酸化是最常见、最重要的一种蛋白质翻译后修饰方式,它参与和调控生物体内的许多生命活动。通过蛋白质的磷酸化与去磷酸化,调控信号转导、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。随着蛋白质组学技术的发展和应用,蛋白质磷酸化的研究越来越受到广泛的重视。我们介绍了蛋白质磷酸化修饰的主要类型与功能、磷酸化蛋白质分析样品的富集及制备、磷酸化蛋白的鉴定及磷酸化位点的预测、蛋白分离后磷酸化蛋白的检测,及蛋白质磷酸化的分子机制,并综述了近年来国内外的主要相关研究进展。     

磷酸化蛋白质组研究中的富集策略

蛋白质的磷酸化与去磷酸化过程,调控着包括信号转换、基因表达、细胞周期等诸多细胞过程。因此,对蛋白质磷酸化修饰的分析是蛋白质组研究中的重要内容。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。目前主要的富集方法包括免疫沉淀、固相金属离子亲和色谱、金属氧化物/氢氧化物亲和色谱等。     

代谢性标记结合二维电泳寻找O-糖基化蛋白的研究

蛋白质的O-糖基化(O-glycosylation)是一种重要的翻译后修饰,参与诸多生理和病理过程。目前,对于蛋白质的O-糖基化的研究进展仍非常缓慢,一个重要的原因就是缺乏高效的对O-糖基化蛋白进行分离和鉴定的技术。创新性地将点击化学反应、二维电泳和质谱技术结合,对寻找细胞内O-糖基化蛋白进行了技术探索性研究。首先利用代谢性标记手段,在人肝癌细胞HCCLM6培养基中加入四乙酰化叠氮半乳糖胺(Ac4GalNAz),对细胞内O-GalNAc糖基化蛋白进行标记;其次通过点击化学将炔基荧光基团连接至标记的O-糖基化蛋白的叠氮基团;应用二维电泳技术对标记蛋白进行分离,并找到13个具有荧光信号的蛋白点;最后对具有荧光信号的蛋白进行质谱鉴定,成功鉴定到7种蛋白,经软件预测后,GRP78蛋白和ANXA1蛋白均具有潜在的O-糖基化位点。这为寻找细胞或生物体中的O-糖基化蛋白奠定了基础,并为高通量筛选O-糖基化蛋白提供技术平台。     

同源异型框蛋白Msx1的两个新的磷酸化位点的鉴定

同源异型框蛋白Msx1的同系物Msx2中已鉴定出磷酸化修饰位点,并且发挥着重要的生物学功能。但是对Msx1的磷酸化修饰情况还不清楚,为了对Msx1的磷酸化修饰情况进行研究。利用生物信息学的方法对Msx1的磷酸化修饰位点进行预测,进一步利用免疫沉淀和质谱技术对其进行具体实验验证。C2C12细胞中的Msx1蛋白复合物经胰蛋白酶消化后,通过高效液相色谱和质谱技术进行分离和分析。结果发现两个新的磷酸化修饰位点,分别是152位的丝氨酸和160位的丝氨酸,而且两个磷酸化位点在人和小鼠中是高度保守的。进一步,制备针对这两个磷酸化位点的特异性磷酸化抗体。磷酸化位点的鉴定以及特异性抗体的获得为进一步研究Msx1的生物学功能提供了良好的条件。     

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O-GlcNAc糖基化修饰对tau蛋白磷酸化修饰的影响

蛋白质的O位N-乙酰葡萄糖胺(O-GlcNAc)糖基化修饰是一种新近发现的广泛存在于细胞核蛋白与细胞浆蛋白的蛋白质翻译后修饰.其性质与经典的膜蛋白和分泌蛋白的糖基化修饰不同,而与蛋白质磷酸化修饰更相似.O-GlcNAc糖基化和磷酸化均修饰tau蛋白的丝氨酸和苏氨酸残基,通过改变O-GlcNAc糖基化供体底物浓度以及其关键酶活性等方法,改变分化后成神经细胞样的PC12细胞中的蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰水平,然后用特异性识别不同位点磷酸化的tau蛋白抗体,进行蛋白质印迹分析来检测tau蛋白磷酸化水平的变化.结果发现细胞内蛋白质O-GlcNAc糖基化对tau蛋白磷酸化的影响,在不同的磷酸化位点其影响不同.增加蛋白质O-GlcNAc糖基化修饰导致tau蛋白大多数磷酸位点的磷酸化水平降低,反之亦然.这些结果说明,tau磷酸化在大多数位点受到O-GlcNAc糖基化修饰的负性调节.这一研究为阐明调节tau蛋白磷酸化水平的机理和阿尔茨海默病脑中tau异常过度磷酸化的分子机制提供了新的线索.     

有丝分裂期MPM-2磷蛋白家族及其调控因子

由于有丝分裂磷蛋白单克隆抗体(mitotic phosphoprotein monoclonal antibogy-2,MPM-2)识别很大一组在M期特异磷酸化的蛋白质,因而引起研究者的极大兴趣。该抗体亦成为研究M期功能性磷蛋白的重要工具。多个MPM-2磷蛋白已经定位在各种有丝分裂装置上,如中心体、着丝粒、纺锤体、染色体骨架及中体等,显示MPM-2磷蛋白在调控有丝分裂进程方面所扮演的重要角色。结合作者的工作和这一领域的相关研究,概述了MPM-2磷蛋白的细胞周期分布特点及其在细胞有丝分裂期进程中的重要功能,重点介绍MPM-2磷酸化位点的研究状况以及到目前为止已鉴定的MPM-2磷蛋白家族成员的基本情况,并总结了MPM-2磷蛋白相关调控因子的研究进展。     

生物质谱在细胞信号转导研究中的应用

近几年快速发展起来的生物质谱技术 ,依靠 (酶解后肽段 )精确质量数测定和随机肽序列标签分析 ,实现了对蛋白质高通量的鉴定 ,并被成功地用于蛋白质相互作用和蛋白质磷酸化等翻译后修饰研究。与传统的研究手段相比 ,上述技术能够在一次实验中对多信号通路中所有磷酸化的蛋白质分子及其磷酸化位点进行鉴定 ,已成为蛋白质组学最新发展中令人关注的一个热点。简要综述质谱技术应用于上述工作中的 3种策略     

MAPK的细胞内定位与激活后移位机制

信号蛋白的亚细胞定位和激活后移位已成为细胞信号转导研究中的重要内容.MAPK信号通路是真核细胞中的重要信号转导系统.MAPK在细胞中有着相对固定的定位,在适宜的刺激作用下会移位入核并产生相应的生理效应.目前认为,MAPK的磷酸化状态及与其他蛋白质,如上游激酶、磷酸酶和下游底物之间的相互作用,可能在其特异性定位与激活后移位中起作用.MAPK的定位与移位机制的阐明,有助于进一步揭示MAPK的生理功能.     

羧肽酶Y标记蛋白质羧基端方法的优化及应用

蛋白质水解是一种重要的翻译后修饰,它在许多生化过程 (如细胞凋亡和肿瘤细胞转移等) 中起着极其重要的作用。鉴定蛋白质水解位点可以进一步加深我们对这些生化过程的认识。尽管蛋白质氨基端标记方法和蛋白质组学在复杂生物体系中鉴定获得了许多蛋白质的水解位点,但这种方法存在固有的缺陷。羧基端标记方法是另一种可行的鉴定蛋白质水解位点的方法。本文优化了蛋白质羧基端生物酶标记方法,提高了亲和标记效率,从而可以更好地利用正向分离方法对蛋白质羧基端多肽进行分离并用质谱鉴定。我们用优化后的羧基端标记方法来标记大肠杆菌Escherichia coli复杂蛋白样品后鉴定到了120多个蛋白质羧基端多肽和内切多肽。在其所鉴定的蛋白质水解位点中,我们发现了许多已知和未知的位点,这些新的水解位点有可能在正常生化过程的调控发挥着重要的作用。该研究提供了一个可以与蛋白质氨基端组学互为补充、可在复杂体系中鉴定蛋白质水解的方法。     

羧肽酶Y标记蛋白质羧基端方法的优化及应用（英文）

蛋白质水解是一种重要的翻译后修饰,它在许多生化过程(如细胞凋亡和肿瘤细胞转移等)中起着极其重要的作用。鉴定蛋白质水解位点可以进一步加深我们对这些生化过程的认识。尽管蛋白质氨基端标记方法和蛋白质组学在复杂生物体系中鉴定获得了许多蛋白质的水解位点,但这种方法存在固有的缺陷。羧基端标记方法是另一种可行的鉴定蛋白质水解位点的方法。本文优化了蛋白质羧基端生物酶标记方法,提高了亲和标记效率,从而可以更好地利用正向分离方法对蛋白质羧基端多肽进行分离并用质谱鉴定。我们用优化后的羧基端标记方法来标记大肠杆菌Escherichia coli复杂蛋白样品后鉴定到了120多个蛋白质羧基端多肽和内切多肽。在其所鉴定的蛋白质水解位点中,我们发现了许多已知和未知的位点,这些新的水解位点有可能在正常生化过程的调控中发挥着重要的作用。该研究提供了一个可以与蛋白质氨基端组学互为补充、可在复杂体系中鉴定蛋白质水解的方法。     

基于质谱的磷酸化蛋白质组学: 富集、检测、鉴定和定量

磷酸化是一种调控生命活动的重要翻译后修饰,调控生物的生长发育、信号转导、以及疾病的发生发展．从上世纪80年代开始,质谱应用于蛋白质磷酸化的检测中,极大地推动了磷酸化蛋白质组学的发展．质谱检测拥有高灵敏度、高通量的特点,更重要的是具有位点分辨率,因此基于质谱的磷酸化蛋白质组检测方法得到不断的发展和推广．常见的磷酸化蛋白质组研究,首先对磷酸化肽段进行富集,然后进行串联质谱分析,最后通过搜索引擎对修饰位点进行鉴定和定量．本文从这个三个基本方面,对磷酸化蛋白质组研究进行综述,并对未来研究发展方向进行讨论．     

人胃黏膜上皮细胞与胃癌细胞间酪氨酸磷酸化的比较蛋白质组学研究

比较人正常胃黏膜上皮细胞GES-1与人胃癌细胞SGC-7901间酪氨酸磷酸化蛋白质的差异,筛选差异磷酸化蛋白质分子,为揭示胃癌发生发展的分子机制提供新的理论依据.采用免疫沉淀方法从人胃黏膜上皮细胞GES-1与人胃癌细胞SGC-7901总蛋白质中免疫沉淀出酪氨酸磷酸化蛋白质,用SDS-PAGE和二维凝胶电泳技术分离沉淀出的酪氨酸磷酸化蛋白质,银染,差异蛋白点进行胶内酶解,采用MALDI-TOF/TOF-MS质谱进行差异蛋白质鉴定.结果显示获得了7个差异酪氨酸磷酸化蛋白质,这些蛋白质涉及细胞骨架、细胞调控等.通过比较正常胃黏膜上皮细胞与胃癌细胞内酪氨酸磷酸化蛋白质的差异,筛选获得7个差异酪氨酸磷酸化蛋白质分子,有助于深入研究胃癌发生发展的分子机制,进而为胃癌的早期诊断和防治提供新的理论依据和作用靶标.     

日本血吸虫单性感染雄虫和双性感染雄虫差异表达蛋白的筛选与鉴定

采用双向凝胶电泳和质谱技术对日本血吸虫单性感染雄虫和双性感染雄虫蛋白质表达谱进行分析，并在mRNA水平进行验证；观察差异表达SJCHGC蛋白重组真核表达质粒pEGFP-C1/SJCHGC在COS-7细胞中的表达和亚细胞定位，并分析其表达产物的抗原性. 成功鉴定了9个日本血吸虫雌雄合抱差异表达蛋白，其中在日本血吸虫雄虫合抱前表达上调的蛋白质有6个；而有3个蛋白质在日本血吸虫雄虫合抱后表达明显上调. 大多数差异蛋白功能涉及血吸虫的生长发育、生殖、营养、运动、信号传递等过程. 重组质粒pEGFP-C1/SJCHGC 融合基因真核表达载体在真核细胞COS-7中获得了表达,可用荧光显微镜直接观察其表达情况及亚细胞定位,细胞所表达的融合蛋白具有血吸虫抗原性. 研究结果为揭示日本血吸虫雌雄合抱机制、研制抗血吸虫雌雄合抱疫苗提供了理论依据.     

基于质谱的蛋白质修饰定位算法

蛋白质翻译后修饰在细胞中广泛存在,对生命活动起到重要的调节作用。串联质谱技术的快速发展为蛋白质及其修饰鉴定提供了高通量、高灵敏度和高分辨率的研究平台。由于蛋白质鉴定软件往往不能准确定位修饰发生的位点,因而需要专门的数据分析算法重新定位修饰位点。本文首先介绍蛋白质修饰定位问题的来源和挑战,继而分析已有修饰重定位算法的原理和特点,最后讨论修饰重定位算法的不足和发展方向。     

酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术研究进展及其在生物医学研究中的应用

在酪氨酸磷酸化蛋白质组学的研究过程中,酪氨酸磷酸化位点的富集是最重要的一步。目前常用的富集方法是抗体亲和富集或SH2 superbinder富集。此外,通过质谱与生物信息学等技术,可实现大规模酪氨酸磷酸化位点的鉴定。对酪氨酸磷酸化蛋白质组学进行深度覆盖研究,揭示癌症发生发展过程中失调的激酶,将有助于深入理解癌症的发生发展过程;且由于75%的致癌基因是酪氨酸激酶基因,酪氨酸激酶抑制剂作为抗癌药物受到了越来越多的关注。应用酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术,可以鉴定与癌症等重大疾病相关的酪氨酸激酶,从而帮助找到酪氨酸激酶抑制剂。总之,酪氨酸磷酸化蛋白质组学技术可以在酪氨酸激酶鉴定、酪氨酸激酶抑制剂研究及酪氨酸磷酸化信号通路研究等生物医学领域中得到很好的应用。     

用蛋白质组学方法解析磷酸化蛋白质

蛋白质磷酸化和去磷酸化这一可逆过程参与了高等真核生物细胞信号转导、细胞分化和细胞生长等重要过程,并与许多疾病、肿瘤的发生密切相关。蛋白质组学技术的不断发展和完善,可以更好、更多地识别和鉴定磷酸化蛋白质,为解析磷酸化蛋白质提供了可能。章综述了用于分离和鉴定磷酸化蛋白质的蛋白质组学方法。     

蓝藻的蛋白质翻译后修饰研究进展

蛋白质翻译后修饰系统几乎参与了细胞所有的正常生命活动过程,并发挥着重要的调控作用。目前,基于生物质谱技术进行蛋白质翻译后修饰的规模化分析鉴定,已经成为蛋白质组学研究的核心内容之一。近年来的研究表明,蓝藻细胞中存在着复杂的蛋白质翻译后修饰系统,如磷酸化,乙酰化,甲基化,糖基化,氧化等,这些翻译后修饰在蓝藻细胞的代谢过程中可能发挥着重要的调控作用。本文主要针对蓝藻细胞中蛋白质翻译后修饰的发现与鉴定,以及翻译后修饰潜在的生物学功能展开简要综述。