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。     

蛋白质相互作用研究的新技术与新方法

目前,蛋白质相互作用已成为蛋白质组学研究的热点. 新方法的建立及对已有技术的改进标志着蛋白质相互作用研究的不断发展和完善．在技术改进方面,本文介绍了弥补酵母双杂交的蛋白定位受限等缺陷的细菌双杂交系统;根据目标蛋白特性设计和修饰TAP标签来满足复合体研究要求的串联亲和纯化技术,以及在双分子荧光互补基础上发展的动态检测多个蛋白质间瞬时、弱相互作用的多分子荧光互补技术．还综述了近两年建立的新方法：与免疫共沉淀相比,寡沉淀技术直接研究具有活性的蛋白质复合体;减量式定量免疫沉淀方法排除了蛋白质复合体中非特异性相互作用的干扰;原位操作的多表位－配基绘图法避免了样品间差异的影响,以及利用多点吸附和交联加固研究弱蛋白质相互作用的固相蛋白质组学方法.     

生物质谱技术与蛋白质组学

生物质谱技术是蛋白质组学的支撑技术.详细论述了质谱技术的分类与基本分析原理,重点论述了质谱技术的发展变化,包括基质辅助激光解吸飞行时间质谱技术,电喷雾质谱技术,MALDI-Q-TOF和MAL-DI-TOF-TOF等质谱技术,以及质谱技术在蛋白质组学研究中的应用与未来的发展和挑战.     

核酸条形码技术：扩展蛋白质-蛋白质相互作用检测通量的新方法

蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)几乎参与了机体内所有重要的生物学过程,在细胞的基本生命过程中扮演了至关重要的角色,开发高通量的PPI检测新方法具有重要的生物学意义。目前,下一代测序技术(next-generation sequencing, NGS)发展快速,能在几天内测定超过10亿个模板的DNA序列。由于并行DNA测序技术所特有的敏感性、特异性、高通量和多路复用优势,其已被用作广谱分子计数器,应用于基因组测序和转录物组测序等领域。核酸条形码技术通过将寡核苷酸标签与目标蛋白质连接起来,从而标记编码蛋白质。之后,利用高通量的测序方法检测相互作用的蛋白质,实现了PPI的高通量检测。这一技术推动了PPI检测方法的飞速发展,提升了单次实验检测的通量,为构建PPI网络提供了强有力的技术支持。本文详细阐述了核酸条形码在PPI检测方法中的设计、生成和读取;通过分析核酸条形码技术在PPI研究中的应用范例,探讨了各自的优势和不足,并评估了数据的可靠性,讨论了基于核酸条形码技术的PPI检测方法未来的发展趋势。     

蛋白质间相互作用技术的研究近况

蛋白质间相互作用技术的研究近况黄翠芬叶棋浓（军事医学科学院生物工程研究所,北京１００８５０关键词：蛋白质,相互作用,技术ＲｅｃｅｎｔＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＰｒｏｔｅｉｎ┐ＰｒｏｔｅｉｎＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓＨｕａｎｇＣｕ...     

体内甲醛交联及染色质免疫沉淀--研究DNA和蛋白质作用的新方法

甲醛交联及染色质免疫沉淀作用研究体内DNA和蛋白质相互作用的一种新方法,在染色质结构研究中获得了广泛的应用。该方法利用甲醛固定活细胞中的DNA与蛋白质,通过免疫沉淀分离复合物,从而分析蛋白质及其体内的DNA结合序列。     

双杂交和质谱技术在蛋白质-蛋白质相互作用研究中的应用

基因的功能是由蛋白质来执行的,而蛋白质要通过与其他生物分子相互作用来完成其各种生物功能。因此,如果能够快速做出蛋白质在不同时间、空间和不同环境中的相互作用图谱,就会帮助我们了解这些蛋白质的功能,进而了解许多生命活动的机制。目前,用于大规模研究蛋白质间相互作用的方法主要有酵母双杂交系统及其衍生系统、亲和纯化与质谱分析联用技术,前者用于研究蛋白分子间的两两相互作用,后者用于研究蛋白质复合物间的相互作用。本文主要阐述了酵母双杂交、细菌双杂交、哺乳动物细胞双杂交、亲和纯化与质谱联用技术在大规模蛋白质相互作用研究中的应用。     

蛋白质组研究技术及其进展

蛋白质组学是在后基因时代出现的一个新的研究领域．它是对机体或组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究。介绍并总结了蛋白质组研究的主要技术,包括双向凝胶电泳、质谱技术、蛋白质芯片和生物信息学等。     

检测DNA-蛋白质交联的新方法

将彗星实验进行改进以用于DNA-蛋白质交联作用的检测。利用甲醛对受试动物肝细胞的影响来判定此法是否适用于检测DNA-蛋白质交联。由于在实验中添加一定量的蛋白酶K, 可使单细胞在电泳时产生更大的迁移, 因此可以利用添加蛋白酶K前后的彗星尾距比来判断外来化合物对生物机体产生DNA损伤效应的时候是否有出现DNA-蛋白质交联作用。结果表明, 该方法快速、经济、灵敏度较高, 可以在单细胞水平对甲醛等强交联剂引发的不同组织的DNA-蛋白质交联效应进行检测, 希望该方法能成为指示DNA交联能力的有用工具。     

蛋白质复合体及蛋白质相互作用研究新策略—化学交联结合质谱分析法

近年来化学交联法结合质谱分析法被广泛用于蛋白质复合体结构及蛋白质相互作用的研究。研究表明这两种方法的有机结合为研究蛋白质复合体结构及蛋白质相互作用提供了一条新的途径。文章对不同类型的化学交联剂、质谱分析中的Bottom-up 与Top-down 两种研究策略,以及化学交联法结合质谱分析法在蛋白质复合体结构、蛋白质相互作用研究中的应用进行综述。这两种方法的不断发展与完善,将会极大促进生物大分子复合体结构及蛋白质相互作用的研究。     

基于质谱技术的蛋白质互作研究进展

蛋白质作为生命活动的执行者,其功能往往体现在与其他蛋白质的相互作用中,研究蛋白-蛋白相互作用对于人们深入了解和预防传染病、靶向治疗多基因疾病、阐明蛋白质的分子作用机制及各种复杂的生命现象具有重要意义。目前,有多种技术被用来研究蛋白间的相互作用,研究难点在于实时捕获瞬时或弱蛋白质间的相互作用,质谱技术（mass spectrometry, MS）可在某种程度上解决该难点。由于质谱技术可研究简单的蛋白质复合物再到大规模的蛋白质组实验,基于质谱技术研究蛋白质间相互作用被越来越多地应用于科学研究中。综述了蛋白质间相互作用检测方法的研究进展,重点介绍了氢氘交换质谱法和化学交联质谱法研究蛋白质间相互作用的优缺点及其应用,最后对基于质谱技术研究蛋白质间相互作用进行了总结与展望,以期为深入开展相关研究提供借鉴。     

A Cross-linking Mass Spectrometry Approach Defines Protein Interactions in Yeast Mitochondria

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Highlights

• •XL-MS reveals new PPIs in yeast mitochondria under glycerol and glucose condition.
• •Significant but limited results from quantitative XL-MS experiments.
• •Ndi1 participates in a CIII₂CIV₂ respiratory supercomplex.
• •Min8 promotes assembly of Cox12 into an intermediate complex IV.

     

Plant Cell Wall Proteomics： Mass Spectrometry Data,a Trove for Research on Protein Structure/Function Relationships

Proteomics allows the large-scale study of protein expression either in whole organisms or in purified organelles. In particular, mass spectrometry （MS） analysis of gel-separated proteins produces data not only for protein identification, but for protein structure, location, and processing as well. An in-depth analysis was performed on MS data from etiolated hypocotyl cell wall proteomics ofArabidopsis thaliana. These analyses show that highly homologous members of multigene families can be differentiated. Two lectins presenting 93% amino acid identity were identified using peptide mass fingerprinting. Although the identification of structural proteins such as extensins or hydroxyproline/proline-rich proteins （H/PRPs） is arduous, different types of MS spectra were exploited to identify and characterize an H/PRP. Maturation events in a couple of cell wall proteins （CWPs） were analyzed using site mapping. N-glycosylation of CWPs as well as the hydroxylation or oxidation of amino acids were also explored, adding information to improve our understanding of CWP structure/function relationships. A bioinformatic tool was developed to locate by means of MS the N-terminus of mature secreted proteins and N-glycosylation.     

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。     

用于串联质谱鉴定多肽的计量方法

目前已有多种对串联质谱与数据库中多肽的理论质谱的一致性进行评估的高通量计量算法用于鸟枪法蛋白质组学 (shotgunproteomics)研究。然而这些方法操作时存在大量错误的多肽鉴定。这里提出一种新的串联质谱识别多肽序列的计量算法。该算法综合考虑了串联质谱中不同离子出现的概率、多肽的酶切位点数、理论离子与实验离子的匹配程度和匹配模式。对大容量的串联质谱数据集的测试表明 ,根据算法开发的软件PepSearch比目前最常用的软件SEQUEST有更好的鉴定准确性。PepSearch可从http : compbio.sibsnet.org projects pepsearch下载。     

Chemical cross-linking and mass spectrometry to determine the subunit interaction network in a recombinant human SAGA HAT subcomplex

Understanding the way how proteins interact with each other to form transient or stable protein complexes is a key aspect in structural biology. In this study, we combined chemical cross-linking with mass spectrometry to determine the binding stoichiometry and map the protein–protein interaction network of a human SAGA HAT subcomplex. MALDI-MS equipped with high mass detection was used to follow the cross-linking reaction using bis[sulfosuccinimidyl] suberate (BS3) and confirm the heterotetrameric stoichiometry of the specific stabilized subcomplex. Cross-linking with isotopically labeled BS3 d0-d4 followed by trypsin digestion allowed the identification of intra- and intercross-linked peptides using two dedicated search engines: pLink and xQuest. The identified interlinked peptides suggest a strong network of interaction between GCN5, ADA2B and ADA3 subunits; SGF29 is interacting with GCN5 and ADA3 but not with ADA2B. These restraint data were combined to molecular modeling and a low-resolution interacting model for the human SAGA HAT subcomplex could be proposed, illustrating the potential of an integrative strategy using cross-linking and mass spectrometry for addressing the structural architecture of multiprotein complexes.