邻位连接技术：一种新的高灵敏度蛋白质检测技术

蛋白质组学(proteomics)诞生以来,高效准确的蛋白质检测技术受到越来越多的关注.最近 ,一种高灵敏度的蛋白质检测技术,邻位连接技术(proximity ligation assay, PLA)被建 立.该技术采用核酸适体(aptamer)或单/多克隆抗体 核酸复合物作为邻位连接探针(proximity probes).当一对邻位探针同时识别同一个目标蛋白分子时,它们将在空间位置上相互临近,通过连接反应形成一段可扩增的DNA标签序列,该标签序列能够反映待测蛋白的种类及浓度.该技术将对蛋白质的检测转变为对DNA核酸序列的检测,实现了特殊蛋白质的检测,定量及定位.文章从该方法的产生背景,发展过程,原理以及探针制备等方面对该方法进行了系统的介绍,列举了该方法的几种重要应用,并对该方法在蛋白质组学研究领域的应用前景进行了展望.     

内含肽介导的蛋白连接技术及其应用

内含肽介导的蛋白质剪接是一种自发的翻译后事件,内含肽可介导其自身从前体蛋白上切除,同时将其两侧的外显肽连接起来.在过去10多年中,基于蛋白质剪接原理发展出的蛋白连接技术被广泛的用于蛋白质工程的研究中.这些技术打破了化学合成方法中对目标物大小的限制,有助于化学和生物学的研究.针对近年由蛋白质连接演化出来的新技术及其应用做简要的阐述.     

蛋白质定向进化的研究技术及应用

蛋白质定向进化是在人类改造蛋白质的过程中产生的。蛋白质定向进化通常分三步进行,即随机诱变、体外重组和筛选。每一步都有多种研究技术。蛋白质定向进化大大加速了人类改造蛋白质的步伐,在实际应用研究和基础理论研究中都具有重要意义。     

SELDI蛋白质芯片检测技术

从基因组学到蛋白质组学,到当前有关小RNA对蛋白质合成调控的研究无一例外地说明蛋白质是直接发挥对生命活动调控的物质。同基因研究相比较,由于蛋白质分子种类繁多,有复杂的修饰成份和空间结构,使得蛋白质研究比较困难。新近发展起来的蛋白质芯片技术为蛋白质的检测和研究提供了新的技术平台,比如荧光标记技术,蛋白质指纹图谱．飞行时间．质谱联用技术（SELDI蛋白质芯片）,表面等离子基元共振生物传感器技术（SPR芯片）以及初步应用的光学蛋白质芯片技术,其中,后三种是新兴的无需标记进行蛋白质检测的技术。就SELDI蛋白质芯片及其新近研究作一综述。     

两种实验技术在蛋白质-蛋白质相互作用检测中的应用

蛋白质是生命活动的主要承担者.蛋白质种类繁多,结构多样,具有十分广泛的生物学功能,可作为载体蛋白、酶蛋白和信号肽等参与调控细胞内的各种代谢活动.生物体内蛋白质与其他分子的相互作用,尤其是蛋白质-蛋白质之间的相互作用,是蛋白质行使这些重要生物学功能的基础.通过研究可以相互作用的蛋白质形成的各种复合体,对揭示蛋白质的功能,...     

呼吸中的疾病诊断标志物及检测技术

人类呼出气体中的各种化合物能提供各种疾病和健康状况的重要信息.近年来,由于红外、电化学、化学发光等新技术的重大突破和质谱仪的使用,使得在极低浓度下精确测量呼出的挥发性有机化合物(VOCs)和气溶胶颗粒成为可能,呼吸检测领域因而取得了重大进展.呼吸检测因其可以作为一种实时、快速和无创的方法来评估和监测各种疾病与健康状况信...     

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O-GlcNAc修饰的检测技术

O-连接的N-乙酰葡糖胺（O-GlcNAc）修饰是位于细胞浆和细胞核蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上的一种翻译后修饰,在高等真核生物细胞中广泛存在.越来越多的研究表明,O-GlcNAc修饰在代谢调控、压力应激、细胞周期、凋亡、糖尿病、心血管疾病和癌症等多种生理和病理过程中发挥重要作用,因此, O-GlcNAc修饰已受到众多生命科学领域研究人员的关注.然而,由于O-GlcNAc修饰与传统的N聚糖和O聚糖修饰有所不同,常规糖基化修饰的检测方法并不适用于O-GlcNAc.本文对O-GlcNAc修饰的检测及其修饰位点的确定方法进行了综述,并分析了各种方法的优缺点.     

蛋白质芯片技术的发展与应用

蛋白质芯片（proteinchip）,狭义上可以称为蛋白质微阵列（proteinarray）,是继基因芯片后发展起来的生物检测技术,是蛋白质组学研究中除了酵母双杂交、双向电泳技术、质谱技术等之外的一种重要的工具。蛋白质芯片是一种高通量的蛋白质功能分析技术,具有平行、快速、自动化的优点,     

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.     

临近闪烁分析技术在生命科学研究中的新进展

起源于放射免疫分析的临近闪烁分析法(scintillation proximity assay,SPA)是一种均相、灵敏、快速和简便的基于闪烁载体的分析平台.放射性标记分子和亲和标签分子的多样化和商业化,以及液闪计数器和液相操作等技术的发展,使得SPA操作具有无需分离、被测目标分子易于固定和检测的优势.SPA已成为高通量检测的重要方法,广范应用于筛选药物靶点及先导化合物筛选、药物作用机理研究,以及病毒、肿瘤标志物等抗原的高通量检测.本文在简要介绍SPA技术的原理及系统分析SPA操作中环境、条件对测试结果影响的基础上,比较全面地介绍了SPA技术在生物学研究中的应用,尤其是在膜蛋白和细胞水平上的应用进展,介绍了应用实例,归纳了国内研究人员开展相关技术应用与技术创新的制约因素,给出了未来的发展趋势.基于SPA的生物学应用技术创新必然提升我们对细胞体系生物学的全面理解.     

核糖体蛋白rpS6在核仁中的定位与其磷酸化无关

核糖体蛋白S6(rpS6)是核糖体小亚基40S的一个组成成分。在该研究中,利用免疫荧光和邻位连接技术证明rpS6不仅是核糖体小亚基的组成成分,而且还可与核仁中的U3核蛋白复合体的标志性蛋白Mpp10共定位并且存在相互作用。rpS6蛋白的C端有5个丝氨酸磷酸化位点,为了研究rpS6蛋白在核仁中的分布是否与其磷酸化有关,构建了rpS6蛋白的两个突变体rpS6A和rpS6D分别与EGFP和HA的融合蛋白。rpS6A是将C端的5个丝氨酸位点全部突变为丙氨酸;rpS6D是将C端的5个丝氨酸位点全部突变为天冬氨酸。研究表明:rpS6、rpS6A和rpS6D与EGFP和HA的融合蛋白均可分布在核仁中,与内源性rpS6蛋白的分布情况一致,说明rpS6蛋白在核仁中的定位与其磷酸化无关,为探索rpS6蛋白在核仁中的功能奠定了良好的基础。     

蛋白质剪切及其应用

蛋白质剪切是一种翻译后修饰事件 ,它将插入前体蛋白的中间的蛋白质肽段 (Intein ,internalproteinfrag ment)剪切出来 ,并用正常肽键将两侧蛋白质多肽链 (Extein ,flankingproteinfragments)连接起来。在此过程中不需要辅酶或辅助因子的作用 ,仅需四步分子内反应。Intein及其侧翼序列可以通过突变产生高度特异性的自我切割用于蛋白质纯化、蛋白质连接和蛋白质环化反应 ,在蛋白质工程方面有广泛的应用前景。     

Proximity probing assays for simultaneous visualization of protein complexes in situ

Evaluation of: Leuchowius KJ, Clausson CM, Grannas K et al. Parallel visualization of multiple protein complexes in individual cells in tumor tissue. Mol. Cell Proteomics doi:10.1074/mcp.O112.023374 (2013) (Epub ahead of print).

Techniques for in situ detection and quantification of proteins in fixed tissue remain an important element of both basic biological analyses and clinical biomarker research. The practical importance of such techniques can be exemplified by the everyday clinical use of immunohistochemical detection of the estrogen receptor and HER2 in tissues from breast cancer patients. Several techniques are currently available for detection of single proteins and post-translational modifications, but very few are suitable for detection of protein complexes. Methods that enable simultaneous detection and quantification of protein complexes provide novel possibilities for understanding the biological role(s) of protein complexes and may open new opportunities to improve clinical biomarker research. Leuchowius et al. describe an improved proximity ligation assay for in situ detection of protein complexes, which is able to detect and quantify several protein complexes simultaneously in the same tissue specimen.     

Sensitive detection of aggregated prion protein via proximity ligation

The DNA assisted solid-phase proximity ligation assay (SP-PLA) provides a unique opportunity to specifically detect prion protein (PrP) aggregates by investigating the collocation of 3 or more copies of the specific protein. We have developed an SP-PLA that can detect PrP aggregates in brain homogenates from infected hamsters even after a 10⁷-fold dilution. In contrast, brain homogenate from uninfected animals did not generate a detectable signal at 100-fold higher concentration. Using either of the 2 monoclonal anti-PrP antibodies, 3F4 and 6H4, we successfully detected low concentrations of aggregated PrP. The presented results provide a proof of concept that this method might be an interesting tool in the development of diagnostic approaches of prion diseases.     

Application of the Bradford Assay for Cell Lysis Quantification: Residual Protein Content in Cell Culture Supernatants

Frequently measured mammalian cell culture process indicators include viability and total cell concentration (TCC). Cell lysis, an additional important process characteristic that substantially contributes to the overall product purity profiles, is often not addressed in detail. In the present study, an inexpensive and simple application of the Bradford assay is developed to determine the residual protein content (RPC) in cell culture supernatants. The reliability and reproducibility of the method are tested in a long‐term study and compared with lysis quantification via the DNA measurement. The results show that its performance is more robust and accurate over time and the respective concentration range. Additionally, both methods are used for cell lysis process monitoring in a recombinant Chinese hamster ovary fed‐batch process. In the presented process, by applying the established assay, the lysis rate k _DL is determined to be constant over time at 4.6 × 10 ^?4 lysed cell concentration (LCC) per TCC and time (LCC/TCC/h). In contrast, DNA data did not confirm the constant lysis rate due to variations of the content per cell during cultivation. Thus, information on the RPC can facilitate the determination of the optimal harvest time point with respect to purity and in improving process characterization.     

邻近标记在蛋白质组学中的发展及应用

人体内各种复杂的生命活动离不开蛋白质之间的相互作用。这种相互作用具有瞬时性和结合力弱等特点,并受到多种动态调节,特别是蛋白质翻译后修饰（post-translation modifications, PTM）。传统的亲和质谱检测方法存在蛋白纯化的局限性,在高效检测到动态变化方面存在不足。邻近标记是一种能够给与靶蛋白质瞬时靠近,或者互作（邻近）的蛋白质加上生物素的技术,它与质谱检测技术的联合使用能检测细胞过程中弱的、瞬时的蛋白质相互作用,有效解决上述问题。本文综述了基于生物素的邻近标记方法的发展现状,从依赖于融合序列的生物素标记开始,依次介绍有关生物素连接酶、过氧化物酶及其进化后的2代标记方法等经典生物素标记的方法和原理,比较各个方法间的差异和优缺点;也列举了一些近年来新出现的标记方法,如将生物素连接酶进行拆分、鉴定蛋白质在不同复合物中功能的方法、抗体靶向的标记方法,以及其他来源的生物素连接酶突变体,例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的C端氨基酸突变的生物素连接酶,能够应用在苍蝇和蠕虫中的生物素连接酶突变体。本文对这些方法进行归纳总结,旨在为初步接触该领域的科研工作者提供参考,同时也希望能够提供一些新的思路,推动蛋白质相互作用组学的发展。     

邻近标记在蛋白质组学中的发展及应用

人体内各种复杂的生命活动离不开蛋白质之间的相互作用。这种相互作用具有瞬时性和结合力弱等特点,并受到多种动态调节,特别是蛋白质翻译后修饰（post-translation modifications, PTM）。传统的亲和质谱检测方法存在蛋白纯化的局限性,在高效检测到动态变化方面存在不足。邻近标记是一种能够给与靶蛋白质瞬时靠近,或者互作（邻近）的蛋白质加上生物素的技术,它与质谱检测技术的联合使用能检测细胞过程中弱的、瞬时的蛋白质相互作用,有效解决上述问题。本文综述了基于生物素的邻近标记方法的发展现状,从依赖于融合序列的生物素标记开始,依次介绍有关生物素连接酶、过氧化物酶及其进化后的2代标记方法等经典生物素标记的方法和原理,比较各个方法间的差异和优缺点;也列举了一些近年来新出现的标记方法,如将生物素连接酶进行拆分、鉴定蛋白质在不同复合物中功能的方法、抗体靶向的标记方法,以及其他来源的生物素连接酶突变体,例如枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）的C端氨基酸突变的生物素连接酶,能够应用在苍蝇和蠕虫中的生物素连接酶突变体。本文对这些方法进行归纳总结,旨在为初步接触该领域的科研工作者提供参考,同时也希望能够提供一些新的思路,推动蛋白质相互作用组学的发展。     

一种新的测定蛋白激酶活性的方法──毛细管电泳测定蛋白激酶A的活性

建立了以毛细管电泳为基础的测定蛋白激酶A活性的新方法,可作为激酶测活的通用方法．此法基于底物及其磷酸化产物很容易在毛细管电泳中分开,且酶活力可用积分值计算,同时又发展了连续进样技术,能在一次电泳中同时进行10个以上的酶活性测定,新方法操作简单,灵敏度和精确性均优于常规的同位素法．