质谱图聚类网络法在鉴定多肽翻译后修饰中的应用及研究进展

蛋白质组学多肽鉴定方法一直以基于质谱分析和数据库搜索的方法为主,随着质谱仪技术的发展,海量的质谱数据被获取,这为大规模蛋白质的鉴定提供了一个强大的数据仓库,使得以质谱数据为基础的蛋白质组学研究成为主流。传统的串联质谱图搜库方法鉴定多肽翻译后修饰时具有诸多局限,质谱网络方法可以在一定程度上弥补局限。文中系统综述了基于质谱聚类的质谱网络和质谱图库搜索方法的发展历程、理论研究和应用研究,讨论了质谱网络库方法在鉴定多肽翻译后修饰的优势,并进行了分析和展望。     

翻译后修饰蛋白质组学研究的技术策略

 蛋白质组学早期研究的绝大部分工作是在关注细胞不同生长时期或是疾病、分裂素刺激下的蛋白质表达水平变化.然而,许多至关重要的生命进程不仅由蛋白质的相对丰度控制,更重要的是被那些时空特异分布的可逆翻译后修饰控制的,揭示翻译后修饰发生规律是理解蛋白质复杂多样的生物功能的一个重要前提.由于翻译后修饰蛋白质在样本中含量低且动态范围广,其相关研究极具挑战性,亲和富集、多维分离等技术与生物质谱的结合为翻译后修饰蛋白质组学的发展提供了契机,目前,已进行规模化研究的蛋白质翻译后修饰主要有四大类,其中磷酸化和糖基化研究较多.本文针对大规模翻译后的修饰蛋白质的分析策略和技术路线,如蛋白质的磷酸化修饰, 糖基化修饰, 泛素化修饰,基于蛋白质氧化还原状态进行的氧化还原修饰和其它修饰像乙酰化、甲基化、脂基化修饰等进行了综述.     

预测和鉴定蛋白质翻译后修饰的生物信息方法

蛋白质翻译后修饰对蛋白质成熟、结构和功能多样性有决定性的作用。但蛋白质翻译后修饰的多样性、普遍性、动态性,使传统的生物化学方法在全局水平上理解翻译后修饰非常有限,对它们的研究、特别是大规模的研究长期发展缓慢。现在,在实验研究基础上,借助多方面的生物信息学方法,可以快速高通量的预测和鉴定蛋白质翻译后修饰。一方面,可以从序列角度出发,基于酶识别底物的特异性,用位点权重矩阵、支持向量机等算法,从底物蛋白质序列提取修饰相关的保守序列,并用于预测翻译后修饰位点。这种方法相对成熟,能够取得较理想的预测准确性,但不能反映不同时间不同细胞的翻译后修饰状态。另一方面,可从质谱数据分析出发,有望捕获细胞内翻译后修饰的动态特性。质谱分析的高灵敏度、高准确度和高通量的能力已使建立在质谱基础上的蛋白质组学成为研究翻译后修饰的重要工具,生物信息学方法和质谱蛋白质组学的结合则更可以加速研究翻译后修饰的进程。本文从序列和质谱分析两个角度总结评价了各种翻译后修饰相关生物信息学方法的研究近况,重点讨论利用质谱数据鉴定翻译后修饰的新思路。     

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。     

蛋白质组学研究

目前,蛋白质组学已从早期用双向电泳和凝胶蛋白鉴定进行蛋白质表达谱研究扩展到蛋白质研究的几乎所有方面,如蛋白质相互作用、翻译后修饰、蛋白质结构和蛋白质胞内移位等,可以理解为大规模研究蛋白质相关问题的学科。     

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．     

蛋白质组学在信号转导研究中的应用

新近发展起来的蛋白质组学高通量技术引入到信号转导通路研究中,产生了一个新的研究领域：信号转导蛋白质组学。其作为功能蛋白质组学的一个重要组成部分,以研究信号转导通路以及其中的信号分子改变的蛋白质组学。克服了传统地针对单条信号转导通路以及其中的单个信号分子研究策略的局限性,能够在一次实验中系统地研究多条信号转导通路中的蛋白质一蛋白质间的相互作用、蛋白质磷酸化等翻译后修饰和下游靶蛋白的改变,有助于全面阐述信号转导通路,已成为一个新的研究热点。     

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。     

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。     

蛋白质组学方法在细胞内信号转导研究中的应用

蛋白质组学的新技术为我们研究细胞内的信号转导过程提供了更广泛和崭新的思路,它克服了传统技术的局限性,实现了对蛋白的高通量分析。简要综述了蛋白质组学技术在信号转导过程中信号分子的确定、定量,磷酸化等翻译后修饰的识别,以及蛋白质之间相互作用研究等方面的应用。     

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。     

磷酸化蛋白质组学分析和定量技术的研究进展

蛋白质的磷酸化是一种可逆性的蛋白质翻译后修饰,在生物体内起着极为重要的作用.近年来蛋白质翻译后修饰日益成为蛋白质组研究的热点之一.定量磷酸化蛋白质组学方法和技术的快速发展为研究蛋白质磷酸化时空动态变化,更好地了解生物学功能调节网络奠定了坚实的基础.作为蛋白质组学研究的一个重要组成部分,定量磷酸化蛋白质组学因其磷酸化蛋白质所具有的独特特征,在技术和方法研究方面将面临更为严峻的挑战.综述了磷酸化蛋白质组学定量的一些分析技术和方法的发展现状、优缺点以及未来的发展趋势.     

哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学研究进展

蛋白质的表达、修饰及相互作用的研究已成为后基因组学时代蛋白质组学中的重要内容。蛋白质磷酸化和去磷酸化作为最普遍的翻译后修饰之一,是精子细胞信号转导和酶调控、表达的主要分子机制,亦是精子、卵细胞信号识别及完成受精作用的关键环节。对精子磷酸化蛋白功能的研究有助于深入理解精子的获能、超激活运动的维持、发生顶体反应及精卵结合等受精过程的分子调控机理。对哺乳动物精子磷酸化蛋白质组学的研究进展,包括动物精子磷酸化蛋白质组学研究的技术方法、磷酸化蛋白质种类的鉴定、定量及其功能分析进行了综述,为进一步发掘与受精相关的重要生物标志物,揭示精子发育、繁殖潜能变化及受精分子机理奠定基础。     

质谱MRM技术结合稳定同位素标记法的应用进展

定量检测是生物化学研究中最常见的一种分析方法,可以显示蛋白质的差异表达及翻译后修饰情况,有助于了解酶的活性状态、信号通路及活性分子间相互作用网络。生物质谱以其高通量、高灵敏度、高分辨率等特点使定量检测技术有了质的飞跃,促进了蛋白质组学各个领域的发展。近年来出现的质谱多反应监测技术引起了众多研究者的关注,已被广泛应用在目标定量蛋白质组学研究中。通过查阅文献资料,综述了质谱多反应监测技术结合稳定同位素标记法在蛋白质组学研究中的应用原理及特点,总结了近年来的一些研究进展,最后分析了该技术的局限性及可能优化改进的方面,以便使该项技术能够被相关研究人员很好利用。     

基于电子捕获裂解/电子转运裂解串联质谱技术的蛋白质组学研究

蛋白质组学的兴起带动了质谱技术的快速发展,而质谱技术的进步则拓宽了蛋白质组学研究问题的广度.最近10年内,肽段或完整蛋白质在质谱仪中的裂解技术——电子捕获裂解(electron capture dissociation,ECD)与电子转运裂解(electron transfer dissociation,ETD)逐渐发展起来.ECD和ETD在蛋白质组学中的应用,特别是在蛋白质的翻译后修饰鉴定和自顶而下(Top-down)的完整蛋白质裂解研究中已经展示出了诱人的前景.对ECD和ETD的基本原理、质谱特点、仪器实现、数据解析算法与软件开发,以及在蛋白质组学中的应用进展等方面进行了比较系统全面的阐述,并对当前的研究问题、面临的技术挑战与未来的发展趋势等方面作了深入剖析.     

翻译后修饰蛋白质组学助力实现精准医疗

与基因组学相比,蛋白质组学能够即时反映病人在疾病状态与正常状态下的蛋白表达和修饰谱,从而进行精准诊断和治疗,因此在临床领域越来越具有应用前景。蛋白质组学早期聚焦于细胞不同发育时期或疾病状态下的蛋白质表达水平变化,然而,许多至关重要的生命进程不仅与蛋白质相对丰度有关,更重要的是被时空特异分布的、可逆的翻译后修饰调控。在蛋白质组学、抗体亲和色谱与质谱分析、生物信息学等跨学科知识基础上发展的PTMScan?技术,在定性、定量分析翻译后修饰蛋白质位点方面具有显著优势。介绍了PTMScan?翻译后修饰蛋白质组学技术,其能够快速、准确、高通量地分析肺癌、黑色素瘤等多种疾病中信号通路关键节点蛋白质磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化和类泛素化等修饰的变化,满足精准医疗与伴随诊断对于疾病生物标志物鉴定、药物靶点筛选、靶向用药指导、疾病预后指示的需求,真正实现精准医疗,将正确的药物在最恰当的时间治疗真正需要的患者。     

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。     

蛋白质组学技术在病毒学研究中的应用

蛋白质组学是门研究细胞和组织中蛋白质的存在及其结构、翻译后修饰、表达水平,最终阐述蛋白质群体功能的学科[1],它不仅是对机体产生的所有蛋白进行系统分离解析,更重要的是对这些蛋白质如何行使功能作出解释.利用先进的蛋白质组学技术研究病毒及相闰关宿主蛋白的表达、翻译后修饰、定位、相互作用和功能进行系统研究,有助于深入了解病素毒复复制、与宿主相互作用以及引发疾病的机制。     

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.     

“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.