切割碎裂实验机

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物技术研究部生物分子高效分离与表征研究组研究员张丽华团队，研制了一种基于糖苷键的质谱可碎裂型交联剂，显著地提高了交联信息的检索通量和鉴定准确度，同时具有良好的两亲性和生物兼容性，实现了活细胞内蛋白质复合物原位交联和规模化精准解析。 　　作为生命活动的执行者，蛋白质通过相互作用形成复合物等形式行使其特定的生物学功能，其中，细胞内的限域效应、拥挤效应和细胞器微环境等对于维持蛋白质复合物结构和功能至关重要。化学交联技术(Chemical cross-linking mass spectrometry，CXMS)，尤其是原位化学交联质谱技术(in-vivo CXMS)具有规模化分析蛋白复合物原位构象和相互作用界面的优势，已成为活细胞内蛋白质复合物解析的重要技术。然而，目前活细胞原位交联面临着细胞扰动大、交联肽段谱图复杂程度高等问题。因此，如何实现活细胞低扰动下的原位快速交联是蛋白质原位构象和相互作用精准解析的先决条件。 　　本工作基于糖分子的高生物兼容性和糖苷键的质谱可碎裂特征，将糖苷键引入到功能交联剂的骨架设计中，筛选并获得了高生物兼容性的海藻糖作为骨架分子，研制了质谱可碎裂型交联剂——海藻糖二琥珀酰亚胺酯(TDS)。该交联剂较目前已报道的可透膜型化学交联剂，展示了更优异的细胞活性维持能力，可在低扰动状态下实现细胞内蛋白质复合物的高效交联。在此基础上，低能量的糖苷键-高能量的肽键的质谱选择性碎裂模式，可将“工字形”的交联肽段数据分析降幂为常规交联剂片段修饰的线性肽段数据检索，降低了交联肽段谱图分析的复杂性，提高了交联肽段的鉴定效率与准确度。该团队从Hela细胞中鉴定到对应于3500对以上交联肽段的1453个蛋白质的构象以及843对蛋白质间的相互作用信息，实现了活细胞中蛋白质复合物的原位交联与规模化分析，为活细胞中蛋白质功能的调控提供了重要的技术支撑和关键的互作位点信息。 　　近年来，张丽华团队致力于原位化学交联质谱新技术研究，通过开发一系列新型多功能型化学交联剂，并系统建立深度覆盖的化学交联分析方法等，不断提升原位化学交联技术对于蛋白质复合物原位动态构象的深度捕获和精准分析能力。目前，该团队研制了多种类型的具有不同富集基团、正交反应活性基团的可透膜交联剂，并发展了相应的原位快速交联方法，低丰度交联位点的高效酶解和富集方法，以及基于化学交联距离约束的蛋白质原位构象和相互作用解析方法等，为蛋白质复合物功能状态下原位构象的规模化精准解析提供了关键技术支撑。 　　相关研究成果以A Glycosidic-Bond-Based Mass-Spectrometry-Cleavable Cross-linker Enables In vivo Cross-linking for Protein Complex Analysis为题，发表在《德国应用化学》上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等的支持。

12 月 28 日下午，小米汽车技术发布会在国家会议中心举行，五大自研核心技术重磅发布，首款车型小米SU7也在发布会上同步亮相。在小米汽车技术发布会上，雷军表示，小米首款车已经小批量量产。还要再过几个月再正式发布，还要进行大量测试，以保证万无一失。雷军在发布会上展示了小米SU7的几大特点，分别是：电驱、电池、大压铸、智能驾驶、智能座舱。在发布会上，雷军把汽车工业分成了三个时代，汽车工业的第一个时代出行载具，汽车的第二个时代可移动的计算终端，汽车工业的全新时代先进的移动智能空间。汽车工业的发展离不开科技的进步，更离不开材料领域的发展。汽车在制造过程需要使用大量的金属结构和塑料件结构件。这些结构件在汽车研发生产等过程都需要大量的失效分析验证其性能。汽车上的零部件一般都比较大，需要大型切割机对其进行精准定位切割。标乐最近新推出的一款新型切割机AbrasiMet L Pro特别适用于汽车行业失效分析。AbrasiMet L Pro自动砂轮切割机AbrasiMet L Pro是一款专为严苛环境下应用而设计的自动砂轮切割机， 大尺寸的切割室和轴移动范围加大了切割能力并方便固定样品。AbrasiMet L Pro 支持灵活的切割模式并且可以创建并保存切割程序，SmartCutT&trade 可变智能切割可在缩短切割时间的同时通过先进的方式提供一致性的结果。触摸屏、三轴操纵杆和多功能切割平台能帮助轻松设置切割参数，通过三轴移动，结合激光对准功能，可以快速设置并且精确地定位切割位置，满足不同的切割需求。这款设备支持自动清洗切割室，除了顶部喷淋外，切割室后方底部也有强力出水口，过滤再循环系统轻松过滤切割碎屑，可有效节省清洁时间，延长机器使用寿命提高工作效率。AbrasiMet L Pro具有4 种切割模式: 垂直切割、Y轴切割、平切和手动切割，可实现序列切割、切割启动检测、脉冲切割、可变智能切割功能。方法可存储，保证切割的一致性。用户可设置主轴电机的最大输出功率，介于 30% 和 99% 之间。SmartCut 是一种保护功能，一定程度上保护样品和刀片。该功能将降低进给速度，以满足最大电机限值的要求。未知情况可设大的电机功率，不会损坏机器，同时可以通过样品表面质量判断进给速度是否合适。设置高进给速度坚→机器将在整个切割过程中控制进给速度→保证切割质量的同时，以最快速度完成样品的切割。AbrasiMet L Pro采用4kW超大功率电机。与传统使用的悬臂结构，单边受力不同，AbrasiMet L Pro采用三角形结构，刚性和稳定性更好。刀片移动采用电缸---滚珠丝杆，滚动摩擦非常小，高位置精度。整个防水腔体结构，更安全具有极高的使用寿命。使用三菱电机+刹车+绝对值编码器配合控制。配置了专用刹车，杜绝切割时抖动及受力对丝杆的磨损。对轴电机和切割电机进行了广泛的寿命测试，以承受高产量环境通过 3百万次的寿命测试。AbrasiMet L Pro冷却液出口流速高，流量充足，目前市场上冷却效果极佳的设备。刀片和样品上的冷却液流速越高，传到样品上的热量就越少。其中6 个冷却液出口，2 个固定的刀罩内置冷却液出口和4个可调喷嘴用于对准刀片和样品。自动清洗切割室（3-30秒），顶部的喷淋系统及四个内部喷头可有效减少清洗时间，死角有效清洁，延长机器使用寿命。 AbrasiMet L Pro标配三轴操纵杆，X轴方向，刀片可移动，市场上切割机通常是平台移动且为选配。中间带有分隔槽的可移动T型槽切割平台，以获得较大的切割能力且防止设备损坏。X 和 Y 方向的 T 型槽方便用户灵活放置夹具。对于需要多刀切割的样品，用户可以通过序列切割功能进行编程，点击运行后无需其他操作设备即可自行完成序列切割任务。借助切割片精确的 X 轴运动，激光对准辅助确定切割位置，用户可以设置统一或自定义的切割宽度，无需重新夹紧试样便可执行所需的切割操作。2组LED照明（IDEC）高寿命，配备标准防眩光模式，大尺寸的前窗和侧窗，方便在切割过程中直接观察。 机器标配大功率大容量水箱，确保为机器持续供应冷却液，高效过滤循环系统中的杂物，可过滤大碎片并沉淀细小碎片。过滤水箱尺寸不大，可放在机器下方，占地面积小。水箱配备滚轮，可移动进行清洁。换水方便，两段式结构，过滤器可直接抬出。冷却液液位指示器--可视，了解何时需要更多冷却液。

2019年，BioArt曾解读Nature Reviews Cancer上的一篇观点文章（这篇观点文章是3月发表），讲述了染色体外DNA的（Extrachromosomal DNA，ecDNA）过去和未来（详见BioArt报道：特别推荐丨环状DNA的过去和未来），详细介绍了癌基因在ecDNA上扩增的重新发现的过程，强调ecDNA在肿瘤发病机制和加速癌症进化中的重要性。然而ecDNA的结构如何呢？同年11月21日，美国加州大学圣迭戈分校的Paul Mischel教授团队（注：Mischel正是Nature Reviews Cancer的通讯作者之一另外在2017年，Mischel团队曾发表一篇Nature文章揭示了染色体外癌基因扩增与肿瘤的关系）发表了Nature文章对ecDNA进行了详细解析，利用各种技术手段证明了ecDNA的存在形式是—环状，即ecDNA变成了eccDNA（详见BioArt报道：Nature亮点 | 吴思涵等首次解析肿瘤染色体外DNA的环状结构与功能）。功能上，eccDNA在癌症中扮演了重要的角色，尤其是原癌基因（详见BioArt报道：Nat Genet 丨ecDNA：在癌症基因组图谱上画出浓墨重彩的一笔）；来源上，eccDNA不仅来自于染色体，甚至可以整回到染色体中（详见BioArt报道：再一篇！Nat Genetics报道染色体外环状DNA新功能：驱动神经母细胞瘤基因组重排），那么，还有一个问题，eccDNA是否有序列或位置特异性，表观遗传学领域大佬哈佛医学院张毅教授于今年10月20日在Nature上给出了否定的回答，并提到eccDNA可能是基因组DNA随机断裂产生片段的环化产物（详见BioArt报道：专家点评Nature | 突破！张毅团队揭秘染色体之外环状DNA的前世今生）。再回到癌症，基因扩增对于癌症的发展“功不可没”，其扩增可以分为染色体外扩增（如双微体，double minutes，DM）和染色体内扩增（如均匀染色区，homogeneously staining regions，HSR）。除了DM和HSR，还有一种是巨型标记染色体（giant marker chromosomes）或者新染色体（neochromosomes）。这些概念也说明了癌症基因扩增中演化的复杂性。尽管扩增演化中的部分形式的机制已经相对比较明确了，比如串联重复等，但大部分还是不甚清楚。2021年11月15日，德国科隆大学儿童医院Matthias Fischer在Nature Genetics上发表了文章Chromothripsis followed by circular recombination drives oncogene amplification in human cancer，利用小儿神经母细胞瘤的全基因组测序发现一种新型扩增，并命名为“地震扩增”（seismic amplification，注：这一术语原本属于地质学或者地震相关学科），这一扩增的特点为多重重排和不连续的拷贝数，并且在38种不同类型肿瘤的发生率为9.9%（在38种不同类型肿瘤共计2756例病人中，出现例数为274，占9.9%）。机制上，地震扩增起始于染色体碎裂，产生染色体外环状DNA，之后是环状重组，由此导致原癌基因拷贝数增加、表达升高，从而促进癌症的发生。首先，研究人员检测了79例神经母细胞瘤样本的全基因组数据，对其基因扩增进行了详细分析，并将经历过14次及以上内部重排的扩增子定义为“地震扩增”。根据这一定义，神经母细胞瘤中228个扩增子中有20个属于“地震扩增”，并且影响了79例样本中的19例。其热点区域主要有两个，2p24（内部有MYCN）和12q13/12q15（内部有CDK4和MDM2）。除了神经母细胞瘤，研究人员进一步分析了TCGA上37种不同类型癌症的2677个肿瘤样本，对其“地震扩增”进行了描述。由于染色体碎裂可产生大规模的基因重组，研究人员比对了染色体碎裂和“地震扩增”的区域，发现77.6%的地震扩增子与染色体碎裂区域至少部分重合，其中34.9%是完全重合。同时研究人员排除了断裂—愈合—染色体桥循环（breakage-fusion-bridge cycles）是地震扩增起始事件的可能性。之后，研究人员对重排和扩增事件进行了分析，描述了“地震扩增”的过程模型：1）一个或多个染色体区域发生染色体碎裂；2）将随机片段整合为环状DNA；3）发生环状重组事件（这些环状重组事件与肿瘤细胞高频突变有关）；4）扩增区域或保留在双微体中、或以均匀染色区形式整合进染色体中、或形成新染色体。重要的是，“地震扩增”在肿瘤细胞中是稳定的，而非变化的。总之，该研究定义了一种复杂的基因扩增形式——“地震突变”，并描述了其扩增过程，为理解癌症基因组演化包括染色体外环状DNA提供了新的解读。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41588-021-00951-7