质谱兼容的蛋白质银染色法

蛋白质组学是对蛋白质组进行研究的一门新兴学科。它可以揭示细胞内蛋白质组成成分与修饰状态的动态变化．研究蛋白质之间的相互作用．从全局的高度来研究代谢．发育以及调控等复杂的问题。 由于蛋白质组学研究范围十分广泛,所需要的技术手段也多种多样,如双向凝胶电泳（2-DE）．色谱．蛋白质芯片、质谱以及生物信息学等。2-DE分离蛋白质．通过生物质谱以及生物信息学手段对蛋白质进行鉴定是目前最常用的一种研究策略。由于该套技术平台中影响因素较多．很多初学者难以快速掌握．所以本实验方法系列讲座将详细介绍这一常规技术平台中的多项经典实验方案（样品制备．2一DE、染色、质谱鉴定等）．并着重对一些常见问题与难点进行深入的探讨。此外,本实验方法系列讲座还将涉及近年来刚刚兴起的大规模的蛋白质组自动分析系统——液相色谱-质谱联用．旨在为研究者拓宽实验方法的视野。[编者按]     

蛋白质组学技术及其在糖尿病研究中的应用

蛋白质组学是以基因编码蛋白质作为研究对象,并依赖高通量、高自动化的技术对其进行大规模分析的一门学科.其研究方法及手段,已用于糖尿病研究领域.对蛋白质组样品提取技术、蛋白质组分离和分析技术(双向电泳、色谱、质谱分析)、生物信息学以及蛋白质组学技术在研究1型糖尿病(T1DM)、2型糖尿病(T2DM)、胰岛素抵抗等的发病机制以及抗糖尿病药物的开发中的应用等进行了综述.     

差异蛋白质组学的研究进展

差异蛋白质组是蛋白质组学研究的一个主要内容,其核心在于寻找某种特定臣寸素引起样本之间蛋白质组的差异,揭示并验证蛋白质组在生理或病理过程中的变化。进一步对蛋白质组差异信息分析后,理论上可以推断造成这种变化的原因。因此,对于临床上肿瘤预诊、药物靶标寻找、细胞调控分子的鉴别等有着极大的实际意义。差异蛋白质组研究要求可靠性和可重复性。因此,对于样本处理要求较高,激光微切割技术和高丰度蛋白去除技术的应用优化了样本处理方法。目前差异蛋白质组的主要研究方法仍是2-DE分离和MS鉴定联合应用,基于2-DE的2-DDIGE方法弥补了2-DE的弱点,更适用于差异蛋白质组研究。除2-DE技术外的其他几种技术手段,如多维液相色谱分离技术、ICAT技术、蛋白芯片技术等差异蛋白质组学研究技术可以作为2-DE技术的补充,甚至或替代技术。     

乳腺癌蛋白质组学研究

乳腺癌是妇女中最常见的一种癌症,鉴定出与乳腺癌癌变相关的蛋白质以及病情发展过程中蛋白质的变化对揭示乳腺癌变机理及早期诊断是非常重要的。早在蛋白质组学这一概念提出以前,人们已应用2－维凝胶电泳技术（2DE）研究乳腺癌的癌变机理,且随着人类基因序列测序的完成,质谱的应用,以及生物信息学的引入,蛋白质组的研究获得了飞速发展,高通量的蛋白质组研究以及新的技术如激光捕获显微切割（LCM）,表面加强激光解吸／电离飞行时间质谱（SELDI－TOF）,蛋白质阵列,组织阵列等蛋白质组学技术已被用于乳腺癌研究并获得了很快速的发展。乳腺癌蛋白质组学研究已经鉴定了一些具有诊断潜能的生物分子靶标和信号传导因子。介绍了乳腺癌蛋白质组学研究中所使用的最新研究方法和研究进展。     

“自顶向下(top-down)”的蛋白质组学——蛋白质变体的规模化鉴定

高分辨率质谱技术的快速发展使得"自顶向下"的蛋白质组学(top-down proteomics)研究逐渐成熟起来.在完整蛋白质水平上研究蛋白质组可以提供更精准、更丰富的生物学信息,特别是对于蛋白质上发生了多种关联性的翻译后修饰的情况.另外,由于基因突变、RNA可变剪接和大量蛋白质翻译后修饰的存在,同一个基因往往最终会产生多个"蛋白质变体"(proteoform),而要准确地鉴定这些蛋白质变体,也离不开"自顶向下"的蛋白质组学.在蛋白质水平上的分离技术、质谱技术与生物信息学技术是完整蛋白质鉴定最关键的三项技术.高效的分离技术是实现规模化蛋白质变体鉴定的前提,有效的质谱碎裂是提供可靠鉴定的核心,而快速准确的质谱鉴定算法则是数据分析效率的保障.本文对这三项技术进行了详细总结,重点集中在生物信息学相关技术上,包括对完整蛋白质的质谱数据预处理、数据库搜索鉴定以及翻译后修饰定位等几个计算问题的讨论.     

生物质谱与蛋白质组学

蛋白质组学是后基因组学时代最受关注的研究领域之一,其核心的鉴定技术——生物质谱近年来在仪器设计以及鉴定通量、分辨率和灵敏度等各方面均有质的飞跃,促进了蛋白质表达谱作图、定量蛋白质组分析、亚细胞器蛋白质组作图、蛋白质翻译后修饰以及蛋白质相互作用等蛋白质组研究各个领域的飞速发展。本综述了生物质谱技术的最新进展,及其在蛋白质组学研究中的应用。     

利用EST序列构建Mascot本地数据库

对蛋白质质谱数据进行数据库比对和鉴定是蛋白质组学研究技术中的一个重要步骤。由于公共数据库蛋白质数据信息不全,有些蛋白质质谱数据无法得到有效的鉴定。而利用相关物种的EST序列构建专门的质谱数据库则可以增加鉴定未知蛋白的几率。本文介绍了利用EST序列构建Mascot本地数据库的具体方法和步骤,扩展了Mascot检索引擎对蛋白质质谱数据的鉴定范围,从数据库层面提高了对未知蛋白的鉴别几率,为蛋白质组学研究提供了一种较为实用的生物信息学分析技术。     

小鼠肝质膜蛋白质的生物信息学研究

随着高通量蛋白质组研究技术的发展,使用生物信息学方法对鉴定出的蛋白质进行批量的物理化学性质和功能属性的研究显得越来越重要．对2-DE分离的小鼠肝质膜中鉴定的209个蛋白质运用生物信息学方法进行了一系列的功能属性分析,包括统计分析ProtParam软件计算出的209个蛋白质的理论相对分子质量、等电点以及疏水值的分布情况,使用TMHMM预测蛋白质的跨膜区数目,运用系统发生谱方法预测蛋白质相互作用网络,根据其相互作用网络预测部分未知蛋白质的功能．     

基于LC-MS/MS策略建立水牛卵母细胞蛋白质表达谱的方法研究

本研究采用了LC-MS/MS策略对如何建立水牛卵母细胞蛋白质表达谱进行了探讨,为后续研究不同时期的水牛卵母细胞和早期胚胎卵裂分化过程中蛋白质组变化建立研究平台。本实验收集水牛GV期和MⅡ期卵母细胞各500枚,去除透明带后将两个时期的细胞混合后提取蛋白质,蛋白质酶解后通过强阳离子交换色谱预分离多肽混合物,预分离后的馏分采用EASY-n LC结合LTQ-Orbitrap质谱鉴定蛋白质表达谱。通过SEQUEST检索,共鉴定出574种蛋白质,生物信息学分析表明,有明确分子功能相关的蛋白质有487种,与组成细胞成分相关的蛋白质有476种,与生物学进程相关的蛋白质有490种,初步建立了一套获得水牛卵母细胞蛋白质表达谱的方法。结果表明建立的LC-MS/MS策略方法适合于水牛卵母细胞蛋白质组学的研究,卵母细胞蛋白质表达谱数据为今后研究水牛不同时期的卵母细胞和早期胚胎卵裂分化过程中蛋白质组学奠定了方法与理论基础。     

蛋白质组学研究技术及其在植物抗渗透胁迫研究中的应用

蛋白质组学是功能基因组学研究的热点领域之一。该文介绍了蛋白质组学的基本的和新兴的研究技术方法如蛋白质组样品的制备、双向凝胶电泳、生物质谱技术、蛋白质芯片技术、酵母双杂交系统和生物信息学等,以及蛋白质组学技术在植物抗干旱、盐渍等渗透胁迫研究中的应用。     

慢性阻塞性肺疾病与非慢性阻塞性肺疾病吸烟者肺组织蛋白质组学比较分析

吸烟是导致慢性阻塞性肺疾病（COPD）发生发展的主要原因之一.但吸烟者是否发生COPD存在个体差异,其机制尚未完全阐明.蛋白质组学研究能够高效率发现疾病相关蛋白并为深入研究疾病的发病机制提供线索.本研究运用二维凝胶电泳（2-DE）和基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)蛋白质组学研究方法结合生物信息学数据,对吸烟COPD患者和非COPD吸烟者肺组织表达的差异蛋白进行筛选和鉴定,共鉴定出24种差异蛋白,涉及基本代谢酶类、氧化应激相关酶类、凝血/纤溶相关蛋白、蛋白降解相关酶以及细胞生长分化相关蛋白等.本研究结果为进一步探索COPD的发病机制提供了新的线索.     

蛋白质组学研究中的新技术

随着后基因组时代的到来,蛋白质组研究日益受到密切关注。蛋白质组学的发展需要有先进的技术平台作支撑。除了蛋白质组研究中的三大核心技术-双向电泳、质谱和生物信息学技术,近几年又不断涌现出许多新技术。本文对同位素标记亲和标签、酵母双杂交、多维色谱—质谱联用等新技术作一概述。     

优化硝酸银染色在心肌线粒体蛋白双向电泳后凝胶染色中的应用

蛋白组学研究中双向电泳(2-DE)后的SDS-PAGE凝胶染色存在灵敏度和质谱兼容性问题。线粒体中存在大量微量蛋白,对于这类亚细胞器蛋白质2-DE后的凝胶染色,这两种特性显得尤为重要。经典的硝酸银染色虽灵敏度高,但之后的质谱鉴定兼容性欠佳。因此,该研究通过优化硝酸银染色方法观察大鼠心肌线粒体蛋白质2-DE后的凝胶染色效果,挖取部分蛋白质斑点酶解后行基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定,验证优化硝酸银染色与质谱鉴定的兼容性。结果表明,优化后的硝酸银染色方法灵敏度高,与MALDI-TOF-MS兼容性好,是一种线粒体蛋白质2-DE后染色的理想方法。     

应用超高分辨双向凝胶电泳技术进行正常人类肝脏蛋白质组研究

肝脏是人体最大的实质器官, 承担着人体许多关键的生理功能, 在生命活动中占有重要地位. 根据人类肝脏蛋白质组计划, 本实验旨在构建人肝脏蛋白质双向凝胶电泳表达谱, 尽可能分离和鉴定更多的蛋白. 在双向凝胶电泳第一向等电聚焦水平上, 从上样方式、水化液配方、聚焦时间等方面优化了碱性蛋白的分离条件, 利用超放大胶分离技术搭建了高分辨的双向凝胶电泳分离平台, 构建了人类肝脏蛋白质2-DE参考谱, 检测到5481个蛋白质点. 这是目前国际上最为全面的人体器官蛋白质组2-DE参考谱, 为其他肝病的研究提供了较好的参照系. 成功鉴定了429个非冗余蛋白, 对pH 4.0~7.0, 5.0~6.0, 5.5~6.7, 6.0~9.0部分蛋白质点在胶上进行了注释, 由此构建了人肝2-DE蛋白质表达谱数据库. 对蛋白质的理化性质、功能及亚细胞定位进行了全面分析. 研究中构建的人类肝脏蛋白质2-DE图谱将为肝脏比较蛋白质组学研究提供参考.     

蛋白质组学研究技术及其联合应用

蛋白质组学是研究细胞、组织和器官内所有蛋白质的组成及其动态变化的科学,是在蛋白质水平上定量的、动态的、整体的研究生物体。目前蛋白质组学技术分为样品制备、分离和鉴定3个方面,其新技术主要有激光捕捉显微解剖法、离心超滤法、双向凝胶电泳、同位素亲和标签技术、色谱技术以及质谱技术等。然而,任何一种蛋白质组学研究技术都有其缺陷。因此多种技术的联合应用能使蛋白质组研究更精确和完整,是蛋白质组学的发展趋势。     

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。     

免疫蛋白质组学及其在病原菌研究中的应用

以双向电泳、生物质谱及生物信息学为主要技术支撑的蛋白质组学与传统免疫印迹技术相结合,产生了一门新兴的学科——免疫蛋白质组学。本主要从免疫蛋白质组学的产生、技术体系及在病原菌免疫原性蛋白质研究中的应用等3个方面对其进行综述。     

蛋白质组学中新蛋白质鉴定的研究方法和策略

当前,基于生物质谱进行蛋白质鉴定的技术已经成为蛋白质组学研究的支撑技术之一.产生的数据主要使用数据库搜索的方法进行处理,这种方法的一大缺陷是不能鉴定数据库中未包含的蛋白质,因此如何充分利用质谱数据对蛋白质组研究的意义很大,而新蛋白质鉴定更是其中一个重要的内容.新蛋白质鉴定是蛋白质鉴定的一个方面,新蛋白质的定义按照序列和功能的已知程度分为3个层次;以蛋白质鉴定的方法为基础,目前新蛋白质鉴定的方法可分为denovo测序和相似序列搜索结合的方法以及搜索EST、基因组等核酸数据库的方法2大类;两者各有利弊.存在各自的问题和相应处理的策略.不同的研究者可以根据具体目的应用和发展不同的鉴定方法,同时新蛋白质的鉴定也将随着蛋白质组学研究的发展而更加完善.     

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。     

基于质谱和生物信息学分析的小菜蛾蛋白质鉴定

本研究以非模式昆虫小菜蛾Plutella xylostella为材料, 对比2, 3, 4龄幼虫的蛋白质组双向电泳图谱, 得到24个蛋白质差异点, 从中选取了编号为1111的差异表达蛋白质点进行质谱鉴定和生物信息学分析. 采用胶内酶解的多肽进行MALDI-TOF/TOF分析, 获得该点的肽质量指纹图谱（PMF）及串联质谱（MS/MS）图谱。将获得的PMF分别用MASCOT和ProFound等常用软件在NCBInr的Metazoa蛋白质数据库进行搜索, 匹配结果不理想. 进一步用PMF+MS/MS谱图搜索NCBInr的Metazoa蛋白质数据库, 以及小菜蛾EST数据库。 在NCBInr库中匹配结果为拟暗果蝇Drosophila pseudoobscura中的一种假定蛋白GA18218-PA, 而用EST库搜索的结果为家蚕Bombyx mori的ATP合酶的亚基。为验证搜索结果, 将该蛋白质点进行磺基异硫氰酸苯酯（SPITC）化学衍生后de novo测序, 最后确认该点可能为ATP合酶的一个亚基。最后着重讨论了蛋白质的质谱鉴定与生物信息学分析的联合使用, 希望据此选择出最适合于非模式昆虫蛋白质组学鉴定的方法。