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质谱组织蛋白数量

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  • 质谱测蛋白

    我是新手,还没入门,想请教下大家有没有过质谱测蛋白的?大家都是用哪种质谱来测得蛋白,有哪些网站或者书籍之类的推荐学习吗?

  • 质谱技术在蛋白组研究中的应用(一)

    [摘要] 质谱对于现代蛋白质化学研究是一项重要的技术。也可用于蛋白组分析,在同一时间监控上千种蛋白的表达情况。首先蛋白质混合物可以用双向凝胶电泳分开,再用质谱及随后的蛋白质数据库检索对单个蛋白进行鉴定和分析。最近几年,质谱领域取得了令人鼓舞的进展,使得全自动、高通量的蛋白检测成为可能。质谱也可以用来分析蛋白的转录后调节以及研究蛋白质复合体。本文将介绍目前蛋白组研究中质谱方法的应用并对其优缺点进行讨论。关键词: 质谱;二维电泳(2-DE);蛋白组分析MALDI-TOF1 前 言蛋白组学是研究生物特定组织或细胞内表达的所有蛋白质成分,蛋白质组的一门学科。蛋白组分析一般是用双向凝胶电泳(2-DE),质谱(MS)以及数据检索来完成。2-DE要回顾到20世纪70年代初[1],但是用质谱技术对蛋白质进行鉴定和分析是在近十年内才成为可能。其中最重要的一个原因是新的软离子技术即基质辅助激光解析电离(MALDI)[2]和电喷雾电离(ESI)[3,4]技术的发展和应用,以及样本制备技术和质谱仪的发展等。从数据库中获得成指数上升的序列信息也促进了质谱技术的发展。跟转录组学中的全自动DNA微阵列技术相比,蛋白组分析需要更多的手工操作,尤其在2-DE上会出现很多问题[5,6]。尽管存在很多困难,蛋白组学的重要性还是公认的。DNA微阵列技术是建立在对mRNA稳定水平的检测上,然而蛋白组学研究的对象是细胞中最活跃的因子——蛋白质。最近有研究证明,mRNA的表达和蛋白的水平并非具有相关性[7,8]。蛋白质有转录后修饰过程,并会以不同的形式出现。而这些修饰过程是相应的DNA测序技术所不能预测的。质谱技术在蛋白质修饰分析过程中具有重要的作用。2 质谱对蛋白质的检测质谱仪是由离子源,质量分析,离子检测器,以及数据检索等单元组成。首先,被分析的分子在离子源中被离子化,然后在质量分析器里根据不同的质荷比分开,再对分开的离子进行检测。随着MALDI和EIS的出现,质谱技术已经广泛用来分析蛋白质。质量分析器有很多种,最常用的方法是将飞行时间检测器(TOF)与MALDI或三级四级串联质谱仪联用,或者将四级杆-TOF,离子阱等连接到ESI上。蛋白组分析中,可以用两种不同的方法检测电泳分离后的单个蛋白质。最简单的方法叫做肽指纹谱测定(PMF)[9~13]。这个方法是用特殊的酶对2-DE分离后的蛋白质点进行降解,产生的肽从凝胶中分离出来后再用质谱分析和检测肽的分子量。数据库检测能够产生所有蛋白质理论上的PMF,把它们和质谱分析所获得的肽片进行比较就可以得出结果。第二种方法是在质谱仪中把凝胶分离后的肽分解成片段,产生局部的氨基酸序列(序列标签)。那么就可以用分子量或者序列信息进行数据库检索[14,15]。PMF一般用MALDI-TOF来实现,序列标签可以用串联质谱技术MS-MS进行检测[16~18]。用质谱检测蛋白的灵敏性可以精确到飞摩的水平,甚至已有报道其精确度可以达到阿摩水平[19]。3 用MALDI-TOF进行肽指纹谱分析凝胶分离后的蛋白质鉴定以及肽指纹谱分析是目前质谱实验室常规使用的方法。在进行MALDI分析之前需要最优化的凝胶上消化[20~22]和脱盐过程。胰岛素是最常用的凝胶消化酶,因为它在赖氨酸和精氨酸位点能够特异性切割蛋白质,产生分子量在600~2500Da之间的小分子肽,并能够从凝胶上有效的分离出来。MALDI-TOF是质谱技术中相对简单并很容易使用的一种方式,对样本中的盐和其他污染物有很高的耐受性,这点优于ESI。提取的肽片混合物中较小的片段可以直接沉积在靶板上做PMF分析,剩下的样本可以储存起来作为以后的ESI-MS分析。如果经凝胶分离后所有的肽全用来做MALDI分析,那么样本经脱盐以后将会取得更好的结果。脱盐的过程可以用商品化的试剂盒ZipTip(Millipore),或者在凝胶电泳仪的末端放置一个小的逆向塑料柱来实现[23,24]。PMF中非常重要的一个因素就是质谱测量分子量的准确度[25]。现代的MALDI-TOF仪都具有延迟取样反射器装置,用它们检测的肽段分子量可以精确到10~30ppm。这样的精确度使得4~5个肽段足以清楚的鉴定蛋白质的分子量。MALDI产生的大多数都是单电荷离子,所以它的图谱很容易解释。4 肽质指纹谱分析的自动化为了实现高通量蛋白检测,样本准备,质谱检测,资料分析和数据检索必须实现自动化操作。目前有些实验室用机器人对蛋白质进行自动化取点,凝胶上消化,样本脱盐以及对MALDI平板进行定点测定等。而且,现代化的MALDI-TOF仪完全能够让MALDI检测自动化。资料分析和数据检索过程同样可以自动化。在进行蛋白组分析时,如果在凝胶上不用单个分离就可以对所有蛋白质进行鉴定将是非常具有诱惑力的。为此,研究人员做了很多努力,由Hochestrasser及其同事建立了一套称作分子探测术的方法(molecular scanner)[26,27]。它是将整个2-DE胶上蛋白质样本同时酶解,并将酶解片段一起原位转移至另一张膜上,再直接用MALDI- TOF 质谱对膜上样本进行整体扫描,为实现蛋白质组学研究的自动化、规模化以及临床应用提供了一个崭新的思路和方法。这种思路的优点是显而易见的,不过按照目前的方法,要普及此种技术主要的难点是,质谱扫描一张图谱所需的时间过长,如用0.4mm的精度扫描一张4cm×4cm的膜需55个小时,这就意味着一张16cm×16cm的常用膜的扫描,至少需要36天不间断的工作和大约40G的磁盘空间存储如此庞大的原始数据。5 用ESI-MS/MS的方法创建序列标签只有当被消化的蛋白存在于已有的蛋白或基因组数据库中,并且能从MALDI分析器中得到四五个肽片的数据才能成功进行。如果在EST数据库中只有目的蛋白的部分序列,那么就需要知道肽片的序列信息。创建序列标签的优势在于,用肽的分子量和序列作为数据库检索对象比只用分子量作为检索对象具有更高的特异性。有了序列标签信息后,也可以用EST数据库进行检索[28]。通常来自于一个肽上的序列标签就足以鉴定蛋白质。同MALDI相比,纳升-ESI-MS/MS费时费力,而且在做ESI分析之前必须对样本进行脱盐处理。这些问题可以通过ESI-MS与HPLC联用得到解决。做ESI分析对样本浓度很敏感,用现代化的纳升-HPLC方法可以提供很高的局部肽片凝聚物,分离后的样本可以直接用于质谱分析,而不需要再分解。当分析混合物的时候,在质谱之前做LC分离尤其重要,因为它使得数据依赖的实验(DDE)成为可能,在DDE中,所有的离子都进入检测器进行测量,如果从HPLC到质谱之间出现一个峰的话,软件将自动从质谱转换到MS/MS模式并对产生的离子进行扫描。跟纳升-ESI相比,用这个方法可以从一份标本产生更多的MS/MS数据。Yates等已经详细叙述了如何进行[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS全自动蛋白检测的策略[29]。

  • 质谱技术在蛋白组研究中的应用(二)

    6 质谱仪的最新进展用质谱检测蛋白,首先考虑到用PMF与 MALDI-TOF联用,如果无法检测,下一步就用ESI-MS/MS创建序列标签。在PMF分析中,MALDI的平板中只需一小部分样本就足以检测,剩下的样本就可以用来创建序列标签。并且,在MALDI-TOF仪器上,用一种叫做“源后延迟”的方法可以对只有部分序列的肽段进行检测。然而,用这个方法产生的质谱图比较难说明,精确性也很差。最近,用MALDI联合四级杆-时间质谱分析器[30,31]以及原始的MALDI-TOF/TOF[32]方法产生了。因此同一份标本可以首先考虑用PMF检测蛋白[33],如果有必要的话,再用MS/MS创建序列标签。MALDI联合四级杆-TOF检测高通量蛋白是有希望的[31]。7 蛋白质组研究中的转录后修饰分析蛋白组分析很重要的一点就是能对蛋白表达水平以及转录后修饰,如磷酸化和糖基化进行研究。蛋白质的磷酸化是很有趣的,因为在信号转导途径中它扮演了重要的角色。最早检测蛋白质表达水平的方法是进行2-DE之前用35S-Met对样本进行代谢性标记,再在2-DE上进行放射自显影[34-36]。在凝胶中,不同蛋白的磷酸化和糖基化位点通常在凝胶中显示一连串蛋白质点,但是还需要做更详细的分析来确定修饰类型。蛋白质磷酸化的改变既可以用32P标记细胞,也可以用特异性磷酸化抗体做western blotting进行研究。如果用32P标记的方法,仍然需要做2-DE。经过凝胶比较后,把感兴趣的点从胶上切下来,然后用质谱鉴定[36]。Soskic使用的是印迹法,两个2-DE同时进行,一个用于做特异的磷酸化抗体实验,另一个做常规染色。蛋白质磷酸化和糖基化更为详细的特性可以用质谱来检测,但是需要更多的起始材料而不仅仅是二维凝胶上的一个点。另外这些分析不能产生直接的序列信息,技术上也比用质谱检测蛋白要难的多。在蛋白上查找磷酸化位点有很多种方法。为了检测消化后的混和肽中哪一个是磷酸化的,可以用MALDI-MS在磷酸化前后对混合肽做PMF分析:经过磷酸酯酶处理后,磷酸化的肽将会失去一个磷酸基团,分子量将比处理前小80Da.糖基化研究中,多聚糖从蛋白中释放出来,对多聚糖结构的检测就是从这些游离的多聚糖中得到的。一般把MALDI仪和外源性糖苷酶[37-40]联合使用进行检测。如果需要更为详细的信息,可以用ESI-MS联合使用前体离子扫描仪[41-44]。到目前为止,能够用电泳分离后的蛋白进行糖蛋白结构检测的报道很少。其中有一项研究是N端糖蛋白酶切以后用一维SDS-PAGE分离,然后用MALDI-MS以及外源性的糖苷酶进行结构分析[45]。8 用质谱研究蛋白-蛋白之间的作用经典的蛋白组学着重于研究蛋白质在何时何处表达。因为大部分的细胞功能都是由蛋白质复合体而不是由单个蛋白来执行的,所以鉴定蛋白质的成分和相互作用是非常重要的。这个过程可以用生物化学方法纯化蛋白质后用质谱来鉴定不同的成分,如人类剪接体的成分,酵母的核孔复合体[46]以及核蛋白体等都可以用此策略检测出来。一般的蛋白复合体是用亲和层析的方法纯化和分离,如免疫沉淀反应[47,48]。 DNA结合蛋白可以用同它们有特异性亲和力的核酸来分离,然后用质谱来鉴定[49]。Rigaut等人在串联层析的基础上,建立了一种通用的蛋白质复合体纯化方法[50]。在这个方法中,一种TAP标签和靶蛋白融合在一起,然后把蛋白转移到宿主细胞或者组织中,融合蛋白在宿主细胞和组织中能持续表达。TAP标签包括一种A蛋白和一种钙调蛋白,在标签之间有一个TEV蛋白酶切位点。用串联亲和层析法能将融合蛋白及与它相互作用的蛋白成分从细胞提取物中有效的分离,纯化出来。Rappsiber等人分别用亲和层析,交叉耦合以及质谱等方法[51]对酵母的核孔复合物Nup85p的亲和性进行研究。经过层析以后,用一维SDS-PAGE方法就可以分离蛋白复合体中的各个成分,因此二维电泳的不足之处就可以避免。同样也有可能直接用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]方法分析大分子量蛋白质复合体[52]。蛋白组分析的优越之处主要是用于蛋白和蛋白之间的相互作用以及蛋白的转录后修饰的研究,同时也可以用于基因表达水平的研究。质谱对于蛋白组分析来说是一项非常重要的技术,近年来仪器以及数据库软件的发展使得质谱成为能力更强大的工具。参考文献[1] O’Farrell PH. 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  • [推荐]蛋白质谱分析方法特点及其在蛋白组学研究领域中的应用zz

    褚福亮,王福生, 中国人民解放军第302医院全军艾滋病与病毒性肝炎重点实验室 北京市 100039项目负责人 王福生, 100039 ,北京市丰台路26号, 中国人民解放军第302医院全军艾滋病与病毒性肝炎重点实验室. fswang@public.bta.net.cn电话:010-66933332 传真:010-63831870收稿日期 2002-08-15 接受日期 2002-09-03摘要新近广泛应用蛋白质芯片(ProteinChipâ Array)系统成功鉴定出了一些重要疾病(如肿瘤和危害性较大的传染病)新的、特异性的生物标记(biomarkers),后者不仅在生物医学的基础方面具有重要的科学价值,而且在临床疾病的诊断、治疗和预防发挥重要的指导作用,显示了良好的发展前景.本文就表面增强的激光解析电离-飞行时间-质谱(SELDI-TOF-MS)相关的原理、特点、在临床和基础研究中的应用新进展和未来的发展趋势做一综述.此外,我们就蛋白质谱分析技术在病毒性肝炎、肝硬化和肝癌等一系列肝病方面的应用策略和前景进行了分析.褚福亮,王福生. 蛋白质谱分析方法特点及其在蛋白组学研究领域中的应用.世界华人消化杂志 2002 10(12):1431-14350 引言人类基因组计划已经进入后基因组时代-即功能基因组时代[1],作为基因功能的直接体现者-蛋白质,及其之间的相互作用越来越引起基础和临床科学家们的关注[2-6] .因为要彻底了解生命的本质,只把基因测出来还是不够的,还必须要了解其在生物生长、发育、衰老和整个生命过程中的功能、不同蛋白质之间的相互作用以及他们与疾病发生、发展和转化的规律[7-14] .正因为如此,有关上述问题的蛋白质组学研究成了今天生命科学最重要的焦点之一[15] .为了阐明蛋白质在上述生命现象中的作用和相关机制,人们设计了许多新的方法技术,如:二维电泳、质谱分析、微距阵列、酵母双杂交和噬菌体展示等,这些方法在一些特定的情况下,虽然显示出了他们各自不同的优点,但是同样也存在着较大的局限性,难以开展大规模、超微量、高通量、全自动筛选蛋白质等方面的分析,因而设计更全面、同时研究多种蛋白质相互作用的技术,在功能基因组和蛋白组学的研究中建立一个更有效的技术平台,成为本领域中优先关注的问题[16] .近来,美国Ciphergen(赛弗吉)公司研制的ProteinChipâ Array的仪器,并建立了一种新的蛋白质飞行质谱-表面增强的激光解析离子化-飞行时间-质谱(surface-enhanced laser desorption/inionation-time of flight-mass spectra, SELDI-TOF-MS),已取得可喜的进展,筛选出了许多与疾病相关的新型生物标志,不仅为临床疾病的诊断和治疗等提供了新的选择,而且在基础科学、新药研制和疾病预防等方面具有广泛的应用前景[16-18] .本文就SELDI-TOF-MS相关的原理、特点、在临床和基础研究中的应用新进展和未来的发展趋势做一综述.1 ProteinChipâ Array系统和SELDI-TOF-MS的特点1.1 蛋白质芯片系统的组成和原理 蛋白质芯片系统由三部分组成:蛋白质芯片、芯片阅读器和芯片软件.供研究用芯片上有6-10芯池,不同的芯片表面上的化学物质不同,芯片表面分为两大类:一类为化学类表面,包括经典的色谱分析表面,如:结合普通蛋白质的正相表面,用于反相捕获的疏水表面,阴阳离子交换表面和捕获金属结合蛋白的静态金属亲合捕获表面;另一类称为生物类,特定的蛋白质共价结合于预先活化的表面阵列,可以用来研究传统的抗体一抗原反应,DNA和蛋白质作用,受体、配体作用和其他的一些分子之间的相互作用[19] . 根据检测目的不同,可以选用不同的芯片,或者自己设计芯片.将样本和对照点到芯池上以后,经过一段时间的结合反应,用缓冲液或水洗去一些不结合的非特异分子,再加上能量吸收分子(energy absorbing molelule,EAM)溶液,使样本固定在芯片表面.当溶液干燥后,一个含有分析物和大量能量吸收分子“晶体”就形成了.能量吸收分子对于电离来说非常重要.经过以上步骤,就可经把芯片放到芯片阅读器中进行质谱分析. 在阅读器的固定激光束下,芯片上、下移动,使样本上每一个特定点都被“读”到.激光束的每一次闪光释放的能量都聚集在该区一个非常小的点上(focused laser beam,聚焦激光束).这样,每个区都含有丰富的,可寻址(addressable)的位置.蛋白质芯片处理软件精确控制激光寻读过程.当样本受到激发,就开始电离和解除吸附.不同质量的带电离子在电场中飞行的时间长短不同,计算检测到的不同时间,就可以得出质量电荷比,把他输入电脑,形成图像[19].Ball et al [20]采用一种称为人工神经网络(artifical neural network,ANN)的算法处理出现的成千上万的峰,鉴定出三个分子量为13 454、13 457和14 278的生物标记分子,使疾病预测率达到97.1 %.1.2 ProteinChipâ Array芯片和SELDI-TOF-MS的特点 新型蛋白芯片与以往的蛋白芯片不同之处:SELDI-TOF-MS,他是在MALDI(matrix-assisted laser desorption/inionation)[21,22]基础上,改进后实行表面增强的飞行质谱.SELDI-TOF-MS优于MALDI-TOF表现为他不会破坏蛋白质,或使样本与可溶的基质共结晶来产生质谱信号.对SELDI-TOF来说,可以直接将血清、尿液、组织抽取物等不需处理直接点样检测[40] 由于一部分非特异结合的分析物被洗去,因而出现的质峰非常一致,有利于后期分析[23,24] . 与二维电泳相比:二维电泳分析蛋白质的分子量在30 KDa以上时电泳图谱较清楚,对在组织抽提物中占很大比例的低丰度的蛋白质不能被检出;其次,二维电泳胶上的蛋白质斑点很大一部分包含一种以上的蛋白质;而且,二维电泳耗时长,工作量大,对象染色转移等技术要求高,不能完全实现自动化.而SELDI-TOF在200 Da-500 KDa区间都可以给出很好的质谱,对一个样本的分析在几十分钟内就可以完成[19],处理的信息量远远大于二维电泳;对于低丰度物质,即使浓度仅attomole(10-18)的分子,只要与表面探针结合,就可以检测到,这也是二维电泳所不具备的[24,25] . 对于微距阵蛋白芯片来说,需要一种不破坏折叠的蛋白质构象的固定技术,再与另外的蛋白质反应,经检测莹光来观察蛋白质之间的作用[26] .而基于SELDI-TOF-MS的ProteinChip分析蛋白质不需溶解、不需染色、廉价、针对性强. 因而蛋白质芯片仪具有以下优势:(1)可直接使用粗样本,如:血清、尿液、细胞抽提物等[27] .(2)使大规模、超微量、高通量、全自动筛选蛋白质成为可能;(3)他不仅可发现一种蛋白质或生物标记分子,而且还可以发现不同的多种方式的组合蛋白质谱,可能与某种疾病有关[28] (4)推动基因组学发展,验证基因组学方面的变化,基于蛋白质特点发现新的基因.可以推测疾病状态下,基因启动何以与正常状态下不同,受到那些因素的影响,从而跟踪基因的变化[2,14,15] . 其存在的问题:对于不同的样本,根据检测的目标采取或者设计几种芯片,理论上可以把所有的相同性质蛋白质捕获,但是实际上仍有少量的分子没与表面探针结合.使用SELDI-TOF-MS,仅能给出蛋白质的分子量,不能给出C端、N端的序列,也没法知道蛋白质的构型,因此需要将蛋白质充分纯化后,用蛋白酶消化芯片上的蛋白质,分析肽段,再用生物信息学方法鉴定蛋白质序列[18,24] .另外,在国内,该芯片费用较高,分析质谱需要大量后续工作支持.

  • 蛋白质谱膜蛋白酶切效率低,求解

    请问,我在做蛋白质谱的过程中,酶切膜蛋白时,总有一些序列cover不到(哪怕胶内酶解PSM很高时,也没有改善)。请教有没有大佬传授一些经验,谢谢

  • 质谱分析的蛋白标准品

    求购 质谱分析的蛋白标准品,MALDI-TOF-MS上用的。 分子量在400--30000da 的或者接近这个质量范围的,如有请联系我。直接给我这个留言就可以,谢谢!

  • 质谱蛋白分子量测试求助

    求助,请问测试胶原蛋白一级分子量的质谱图是这个样子是因为什么呀[img=,690,400]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/11/202311161504437870_2134_5879980_3.png[/img]

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    这是日本关于质谱测定蛋白N端序列的文献,大家看看。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=120693]质谱测定蛋白N端序列[/url]

  • 【分享】生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用

    【分享】生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用

    生物质谱在糖蛋白结构分析中的应用项目完成人:桑志红 蔡 耘项目完成单位:国家生物医学分析中心 随着人们对糖蛋白参与生命活动机理的日益深入了解,对天然糖蛋白及重组糖蛋白类药物的分析越来越受到重视。重组糖蛋白类药物的质量控制更是直接关系到药物的疗效及至人类的健康。九十年代以来,随着带有反射功能的基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)和纳升电喷雾串联质谱(nano-ESI-Q-TOF)等具有软电离方式的现代质谱 技术的发展,质谱以其高灵敏度和强有力的分析混合物的能力,提供了生物大分子的分子量、序列、一级结构信息以及结构转换、修饰等方面的信息,使糖基化分析有了重要的进展。 通常研究糖蛋白的方法是把蛋白链上的寡糖切下来,分别研究蛋白部分和寡糖部分的结构,因此无法研究与两部分共同相关的结构问题,也不能区分不同糖基化位点上切下来的寡糖。自90年代初,国外有人开始用质谱法研究糖蛋白的结构,同时描述了各个位点的不均一性。我们用建立的现代生物质谱技术研究糖蛋白一级结构的方法,将其应用与基因重组糖蛋白的结构分析。为糖蛋白结构分析及基因重组糖蛋白类药物的质量控制提供新的手段。一、 生物质谱研究糖蛋白结构方法的建立实验所用仪器为:1.德国BRUKER 公司的REFLEXIII型基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱仪,N2激光器,波长337nm,线性飞行距离150cm,加速电压2kv。2.英国Micromass 公司Q-TOF型电喷雾串联质谱仪。源温80°C,气体流速40L/h,枪头电压650V,检测频率2.4S,氩气碰撞池压力6*10-5mbar。1. 基质的选择,在MALDI-TOF-MS分析中,基质起着相当重要的作用。不同的基质对不同类的物质响应不同,a-氰基-4-羟基肉桂酸用于测定糖蛋白核糖核酸酶B效果相对较好。2. 糖蛋白分子量的测定,糖蛋白核糖核酸酶B由124个氨基酸组成,在34位Asn处连有一个高甘露糖型N-糖链。由于糖链的微不均一性,与普通蛋白质及核酸不同,其分子离子峰在MALDI-TOF-MS 质谱图上表现为一簇峰,各峰之间约相差一个糖基。正是由于这种微不均一性,使得其分子离子峰变宽,灵敏度降低。糖链分子量越大,峰越宽,灵敏度越低,所以一般只有糖链较短,蛋白的质量不太大的糖蛋白才能测定其平均分子量。用MALDI-TOF可直接测定糖蛋白核糖核酸酶B的平均分子量为 15208.6Da。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/03/201103211511_284179_1604317_3.jpg3. 糖含量的测定,采用O聚糖酶及内糖苷键酶F分别作用于核糖核酸酶 B,只有内糖苷键酶F能够是其分子量发生变化,表明核糖核酸酶B分子中不存在O-连接糖链存在着N-连接糖链。内糖苷键酶F切断N-糖链五糖核心最内侧的GlcNAc-GlcNAc糖苷键,得到含一个GlcNAc的肽链,减去GlcNAc,可以计算出准确的肽链分子量T=13695.6,与糖蛋白平均分子量之差为糖链的平均分子量G=1513.4,平均糖含量为:(糖链大小/糖蛋白分子量)×100%=9.95%。4. 糖基化位点的确定,研究糖基化类型及糖基化位点的策略:采用蛋白酶酶解与糖苷内切酶酶解相结合的方法,通过酶切前后含糖肽片的位移,结合网上数据库检索,可以确定糖基化类型和糖基化位点。以不同类型的糖苷内切酶作用于糖蛋白(N-糖苷键酶或O-糖苷键酶),在MALDITOF-MS 上观察其质量的变化,可以直接确定糖蛋白中是否含有响应类型的糖链,这是我们确定糖蛋白中糖苷键类型的基础。我们采用先将核糖核酸酶B还原烷基化,加Glu-C酶切,产物再用内糖苷肩酶F酶切,可观察到含糖肽段出现位移,将核糖核酸酶B的肽质量指纹图进行数据库检索,证实发生位移的肽段中含有N-糖链特异连接位点,由此确定34位Asn为糖基化位点。另外我们采用内糖苷键酶F及肽-N-聚糖酶F两种酶进行差位酶切法对含糖肽段进行验证,两种酶酶切后分子离子峰的差值除以GlcNAc的质量,结果就是N-糖基化位点的个数5. 质谱测定氨基酸序列, 我们对核糖核酸酶B肽质量指纹谱中的含糖肽段进行了串联质谱测定,首先在一级质谱图中选择离子4972.23,在串联质谱的碰撞活化室以氩气与其碰撞产生碎片,从碎片的质荷比推算出此肽片中的一段氨基酸序列,检索结果为核糖核酸酶B,从而判断其理论序列是否一致。6. 糖链结构的研究,凝集素对糖肽的亲和提取,进一步分析糖肽序列及糖链结构的关键是含糖肽段的提取。核糖核酸酶B中糖链为高甘露糖型,我们选用对其有特异性吸附的伴刀豆球蛋白对其进行提取利用这种简捷的亲和质谱的方法,对糖肽段进行了分析。建立了亲和质谱分析糖肽类物质的方法,为今后糖肽序列分析及糖链结构分析奠定了基础。二、基因重组糖蛋白人促红细胞生成素(rhEPO)的结构分析。 利用以上建立的方法,我们对样品重组人促红细胞生成素进行了分析,断定此样品为非完全糖基化,样品中只存在N-连接的糖链,无O-糖链。应用酶切法用肽-N-聚糖酶处理后,得到两个含糖肽段,进行数据库检索,测得38位及83位为N-糖基化位点,与文献报道相符,结果可靠。因此,该项课

  • 质谱技术在蛋白质组研究中的分析方法

    2003年人类基因组精细图绘制完成,是人类科学史上一个里程碑式的事件。后基因组时代的研究重点自然落在了蛋白质头上。为啥?因为中心法则告诉我们,基因的产物——蛋白质,是生命活动的最终执行者。与基因组类比,研究生物体内全套蛋白质的科学,就是蛋白质组学。基因组计划完成的同年,人类蛋白质组计划启动,令人激动的是,2014年人类蛋白质组的草图也完成了。而蛋白质组学能够飞速发展的最大功臣非质谱莫属。质谱的应用范围非常广泛,但这里只讨论蛋白质组学中的质谱。简单地说,质谱法(mass spectrometry)就是对肽段离子的重量(质荷比,m/z)进行测量的分析方法。样品经质谱仪(mass spectrometer)检测得到质谱图(mass spectrum),通过对质谱图的分析就可以对样品中的蛋白进行鉴定、定量。亲,图1的这种典型的蛋白质组学流程都很熟悉吧。蛋白首先都要被特异性的酶(通常为Trypsin)切割为肽段,再进行后续分析,这在蛋白质组学中被称为“自下而上”的研究策略(Bottom-up proteomics)。我们平时见到的质谱分析基本都是这种类型。提到蛋白质组,即会联想到一系列高大上的名词,iTRAQ、SWATH、SILAC、Shotgun、Label-free等等。很多概念容易弄混淆,下面我们就来理理清楚。图1. 典型的蛋白质组学流程大体上,质谱研究蛋白主要是鉴定和定量。通过二级质谱图(MS2或者MS/MS)进行数据库搜索匹配鉴定蛋白。通过各种标记或非标记的手段对不同样品中的蛋白进行比较就是定量。蛋白定量比较是质谱最重要的用途,图2是对定量方法的一个简单总结。非标定量(Label-free)不需要标记,不同样品分别处理、分别进质谱检测;优点是处理简单、无需标记、价格便宜、可以比较很多组样品,缺点是对操作步骤、LC、质谱稳定性要求严格。SILAC是在细胞培养基中加入稳定同位素标记的氨基酸,在代谢水平标记蛋白,一级质谱图进行定量,可以做到三组样品混合后进行比较,定量准确,但是不能标记组织样本,养细胞成本也较贵。双甲基化标记是通过化学反应的办法在肽段水平进行标记,一级质谱定量,也可以三组对比,标记试剂都比较便宜,而且可以标记任何来源的样品。iTRAQ和TMT是商品化的试剂盒,肽段水平标记,二级质谱定量;分别可以做到最多8组和10组样品间蛋白质组的比较。图2. 质谱定量方法以上这几个是一家的,还有几个名词是属于另外一家,比如Shotgun (DDA)、SWATH/DIA、SRM (MRM)、MRMHR/PRM。质谱进行数据采集的方式大致分为三种:鸟枪法(Shotgun)、选择反应监控(SRM)和全景式的SWATH/DIA。下面对照图3再来简单介绍一下。图3. 质谱扫描方式DDA、IDA、Shotgun和鸟枪法说的是相同的东西,意思是质谱在每个循环的中从一级里挑选丰度高的TopN个肽段去打碎做二级扫描,得到的结果通过与已知数据库中的理论蛋白进行匹配。DDA简单有效,分析流程比较成熟,也是目前质谱分析的主流方式。DDA也有其固有的缺陷,即具有一定的随机性,偏向于检测丰度较高的肽段,而抑制了低丰度肽段的检测。靶向策略被称为质谱领域的Western blot。质谱只去采集目标肽段大小的离子信息,因而提高了灵敏度和特异性。这种方法用来研究感兴趣的特定蛋白,定量准确,但是通量很有限。SWATH/DIA这种全景式的数据采集方式在最近几年突然火了起来,被认为在不远的未来可能会取代DDA的主流位置。该方法采取的策略是将扫描范围内的所有肽段按照质荷比分为若干个窗口,再对每个窗口里所有的肽段一起打碎,采二级,数据分析时通过抽提蛋白的子离子信息进行定量。SWATH/DIA解决了DDA中随机性选择肽段的缺陷,所以重复性更好,定量的准确性基本达到了SRM的水平,而且可以实现大规模定量。借用听来的一个比喻来说明:DDA就像机关枪扫射,数量多、体积大的目标命中的概率要大一些。靶向扫描(SRM或PRM)就像精准狙击,排除干扰,目标明确,每一枪直指目标,但是难以大规模消灭敌人。SWATH/DIA就是地毯式轰炸,只要暴露在我方攻击范围内的敌人,不管三七二十一,全部炸完。图4. 定量方法与采集方式结合如果将上述的定量方法(图2)和质谱数据采集方式(图3)结合起来,就得到了现在基于质谱的蛋白质组学研究的各种策略(图4)。再打个比方,保证吃货们一听就懂:鸡、鱼、肉、蛋、蔬菜要通过炒锅、烤箱、高压锅、微波炉等烹调之后才能变为美食,填饱肚子。同样的,各种定量方法(非标的和标记的)处理的样品,要通过质谱各种采集方式变为电脑中的数据,才能分析并从中得到蛋白的信息。本次的介绍就先到这里了,如果其中有什么问题,欢迎您批评和建议,我们会努力变得更好;如果需要跟我们进行技术交流和讨论,欢迎大家联系武汉金开瑞。后续我们还会继续推出对质谱技术各方面进行解析的文章,敬请期待。ReferencesA draft map of the human proteome. Nature 509: 575–581 (2014)Mass-spectrometry-based draft of the human proteome. Nature 509: 582–587 (2014)A review: Annu. Rev. Biochem. 80: 273–99 (2011)SILAC: Molecular & Cellular Proteomics 1: 376-386 (2002)iTRAQ: Molecular & Cellular Proteomics 343: 91–99 (2010)SRM: Nature Methods 9: 555–566 (2012)SWATH: Molecular & Cellular Proteomics 11: 1–17 (2012)

  • 蛋白质质谱分析问题与解答

    分子量测定: Q:为什么测定的结果跟理论的结果不一致? A:因为机器测定会有一定的误差,如100000Da的蛋白质最大误差是100Da,如果测定的结果与理论值成倍数关系的可能原因是:0.3倍可能是三电荷峰,0.5倍可能是双电荷峰,原因是样品含碱氨基酸较多;2倍可能是二聚体,3倍可能是三聚体,原因可能是样品中含有过多的二硫键。 Q:为什么我的样品非常纯,但在主峰的附近会有一些小峰?同时在主峰一半或两倍的地方有一个小峰? A:这是因为在激光的扫描的过程中可能会使样品分子损失一些离子,如H2O、NH3等,或者出现样品分子与基质的加合峰,正常的情况下MALDI-TOF单电荷峰占主要,所以有时会在主峰一半或两倍的地方有一个小峰,是双电荷峰和二聚体峰; Q:为什么我的样品纯度、浓度都很好,盐浓度也很低,却得不到结果? A:这只能与蛋白质本身的结构有关,基质不能很好的分离样品,所以希望您能尽可能滇供样品其他的理化质,如酸、碱蛋白、糖蛋白等。的确,有时您的样品的所有质、状态都正常,还是不能得到您想要的结果,这种问题其实已经超出了我们能力的范围,我们仅仅是您整个实验的一个环节,能够做到的是向您提供一个准确的结果。 肽指纹图谱及数据库检索 Q:为什么考马斯染色的结果比银染的结果好。 A:主要是银染的灵敏度较高,得到的蛋白质量较少,再加上在处理样品的过程中银染要脱银,增加洗脱的次数,样品的损失较大,所以噪音和角蛋白污染对目的蛋白的影响较大,对最终的数据库检索也会产生影响 Q:我的PMF的峰值较少,为什么?这些片段数量及峰值是否达到最基本的数据库检索的要求?影响检索的结果吗? A:因为我们用的是胰酶对蛋白质进行降解的,胰酶是一种专一较强的酶,只水解精氨酸、赖氨酸的C端,可能是你的样品的酶解的位点偏多或偏少,偏多酶解为小片段,峰值跟基质在一起难以分辨,偏少肽段的分子量偏大,胶内的样品滞留在胶内,在质谱图上体现不出来,溶液样品可以收集到,但是分子量越大检索的结果越不准确;理论上图谱的峰越多越好,要是都能匹配上那么蛋白的确定程度就更高,相反就越低;一般至少要拿到4个肽段。 Q:如何理解这些片段峰值大小意义,越高(纵坐标值大)越精确吗?以及这些酶解片段的数量及峰值一般应达到什么标准才算比较好?? A:片段峰横坐标的大小的意义是酶解下来的肽段的质量大小,纵坐标表示的收集的该肽段的相对的信号的强度,左边是相对的,右边是绝对的,绝对的越高,抗干扰的能力越好,质谱的精确度由仪器来决定的。我们的仪器的精确度在10ppm以内。 Q:图谱上肽段多于8条,为什么选这8条? A:至于提交检索的肽段的数量是根据肽段的信号强度来选取的,同时在软件处理的过程中会过滤一部分峰, 如胰酶的自解峰等; Q:数据库检索报告中m/zsubmitted,MH+matched两项是什么意思? A:m/z submitted 的意思是您提交给数据库的m/z值(因为质谱仪用m/z来分离样品的), MH+matched指的是与你提交数值相匹配数值,因为在样品在离子化过程中从基质中得到一个质子,所以它会加一个H Q:这两项的分子量和你们的图谱上相应分子量不一致。 A:因为在用图谱数据在数据库检索之前需要通过一个数据的校正和处理,所以图谱上的值与提交检索的值有区别图谱中的峰值是经过一个软件处理后的结果,主要是经同位素峰的合并图谱上的结果会不一至的,例如在你的图上读到的是1519.402,在看图的时候把它给放大处理(只有我这里的图谱处理的软件才能看到),就会发现存在1518.402、1520.402、1521.402、1522.402等相差1的质谱峰,这是由于在天然界中好多物质都存在同位素如O16、O17、O18等,所以在提交给数据库之前会用一个类似于碳水化合物的通式进行校正,所以图谱上读到的数可能会与提交的相差1,还在处理的过程的设置也会影响给出的峰值,但应该在0.1Da以内的;同时在还会进行胰酶自解峰的扣除和空白对照峰的扣除。

  • 蛋白组质谱性能测试样品的选择

    hey,大家好,不知道这里有没有蛋白组实验室的,想交流一下关于质谱性能测试样品的选择。我指的不是校正液哦。一般我们实验室就是平常自己BSA酶切后上质谱来看多肽峰的丰度,保留时间,当然搜库后还可以看看序列覆盖度等。有时评估一些前处理的技术有时也会用到BSA酶切后的多肽。我想问一下国内有没有卖已经酶切好的BSA?或者有没有比较便宜的TPCK-trypsin可以买? 老是用promega的质谱级胰酶切BSA感觉有点贵。谢谢了!

  • 用ESI源质谱(如ESI-Q-TOF)测大分子完整蛋白分子量

    最近在考虑用ESI源测大分子蛋白的分子量的问题,总结起来有如下:1 用ESI源的质谱(比如常用的ESI-Q-TOF)测大分子完整蛋白(比如:BSA,分子量约64KDa)的分子量有哪些难点?对比测多肽来说有哪些不同的地方(参数设置,以某种质谱为例,毕竟不同的公司离子源的设计不一样)。2 现在用Q-TOF测完整蛋白分子量的比较多(AB,Waters的机器都有人做过),但用离子阱,或者离子阱串联的其它质量分析器很难(有文献报到,但是不多),为什么?大分子很难被离子阱囚禁?还是说大分子在离子阱内聚焦的时候容易被碰碎?大家畅所欲言哈,也欢迎各位兄弟关于这个主题(ESI源测大分子蛋白)提出自己的问题或者见解。

  • 生物质谱技术帮助发现精神分裂症特征蛋白

    生物质谱技术帮助发现精神分裂症特征蛋白 (2006-12-28 9:34:47,新闻来源:人民网) 日前,四川泸州医学院附属医院硕士研究生姜伟,在导师王开正教授指导下,利用表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术,发现了一组对精神分裂症的早期预警、鉴别诊断、治疗观察具有重要意义的蛋白标志物。   目前鉴别诊断精神分裂症缺乏有效的病理学、影像学和实验诊断依据,也缺乏客观的检查指标用于早期诊断,这也是造成对某些精神分裂症的评定产生分歧、鉴定困难的原因之一。   姜伟等人应用获得诺贝尔化学奖、高灵敏度高解析度的表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术,检测精神分裂症血清蛋白质指纹图谱,将40名精神分裂症患者血清与44名其他人对照血清随机分为训练集和验证集,将筛选训练集精神分裂症差异蛋白建立人工神经网络诊断模型,再将验证集验证该模型的诊断效率。结果发现精神分裂症患者与对照组血清蛋白质指纹图谱有15个差异表达的蛋白质荷比峰,筛选出其中6个有明显表达差异的标志蛋白,建立的人工神经网络诊断模型对精神分裂症的诊断灵敏度和特异性分别为95.0%和95.8%,阴性预测值和阳性预测值分别为95.8%和95.0%。姜伟等人依据这一结果认为,精神分裂症患者血清具有高表达的特征蛋白,建立的人工神经网络模型为精神分裂症的实验诊断提供了一种蛋白组学的新方法。这种方法检查过程快速、简便,不会破坏所测定的蛋白质,结果可靠,可重复检测。 ————2006.12.27健康报也有报道--------------------------------------------------------------------另:两毫升血5小时鉴别精神分裂症 作者:周丽 文章来源:泸州晚报 点击数:0 更新时间:2006-12-20   只需要从体内抽取两毫升鲜血,经过5个小时的实验室检测,就能诊断是否患有精神分裂症。昨(19)日记者获悉,如此简便的方法已经在我市投入使用,这也是西南地区首次将诺贝尔化学奖应用到精神分裂症的实验室诊断中。  据悉,该技术在泸医附院检验科正式投入使用。泸医附院检验科主任王元正告诉记者,泸医附院引进的表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术是获得2002年诺贝尔化学奖的高新技术,通过对患者的抽血检测,发现了一组对精神分裂症的早期预警、鉴别诊断、治疗观察具有重要意义的蛋白标志物。  而泸医附院引进的这种技术,将精神分裂症患者血清蛋白指纹图与健康人做差异蛋白组学分析,利用计算机程序找到了精神分裂症患者特征表达的蛋白质,将6个蛋白的相对含量建立人工神经网络诊断模型并进行盲法验证。结果显示,对精神分裂症的诊断灵敏度为95.0%,特异性为95.8%。整个实验检测过程只需要5个小时。  目前,全国对此技术的利用并不广泛,泸医附院在西南地区率先引进使用。这种技术还用于肿瘤、心血管疾病、风湿免疫性疾病、感染性疾病等疑难疾病的鉴别诊断,特别是对各种肿瘤的早期诊断灵敏度和特异性都在95%以上。

  • 蛋白组学----ITRAQ技术简述

    1994年,Marc Wilkins在Siena双向凝胶电泳(two-dimensional electrophoresis,2-DE)会议上最早提出了蛋白质组(proteome)概念,并于1995年7月的Electrophoresis杂志上发表。随着高通量、高灵敏度、高分辨率生物质谱技术的出现,蛋白质组学技术取得飞速发展,人们不再满足于对一个细胞或组织的蛋白质进行定性研究,而是着眼于蛋白质量的研究,于是蛋白质组学概念就被提出,并得到了广泛的应用。蛋白质组学(Proteomics)是蛋白质(protein)与 基因组学(genomics)两个词的组合体,表示“一种基因组所表达的全套蛋白质”,即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组学研究,就是要把一个基因组表达的绝大多数蛋白质或一个复杂的混合体系中绝大多数蛋白质进行精确的定量和鉴定。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征,包括蛋白质的表达水平,翻译后的修饰,蛋白与蛋白相互作用等,由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生,细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学是一门以全面的蛋白质性质研究为基础,在蛋白质水平对疾病机理、细胞模式、功能联系等方面进行探索的科学。目前最新的iTRAQ蛋白定量分析技术在此基础上被提出,并被得到广泛应用。仅仅知道蛋白质的身份并不足以对蛋白质给出最终定论,因为蛋白质的浓度对于实现其在细胞中的功能来说极其重要,一种特殊蛋白质在浓度上的变化,就能预示细胞的突变过程。因此,科学家能够对蛋白质的相对和绝对浓度进行测量,是很重要的事情。过去,科学家通常先进行二维(2D)凝较电泳,切断条带,再用质谱方法测量条带中的蛋白质。可是,这种方法不是很理想:既不是非常敏感,也不是非常精确。新泽西医学及牙科大学的蛋白组学研究中心主任Hong Li说:“当我们开始蛋白组学研究时,就采用2D凝胶技术,但得出的信息量却让大伙很失望,因为许多蛋白质已经改变了自身的代谢过程,如热休克蛋白或者是管家蛋白。”蛋白组学中的方法一直在不断提高。基于高度敏感性和精确性的串联质谱方法,不需要凝胶,就可以获得相对和绝对定量的蛋白质结果。iTRAQ和iCAT是这些新进展中的两大主力,但是,新技术也有不尽如人意的地方,需要不断改进。iTRAQ技术是由美国应用生物系统公司(Applied Biosystems Incorporation,ABI)2004年开发的同位素标记相对和绝对定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)技术,是一种新的、功能强大的可同时对四种样品进行绝对和相对定量研究的方法,这种方法是建立在iTRAQ试剂的基础上。上海舜百生物公司目前所采用的就是这种iTRAQ技术。该技术的主要特点在于:1. 分离能力强、分析范围广;2. 定性分析结果可靠,可以同时给出每一个组分的分子量和丰富的结构信息;3. MS具备高灵敏度、检测限低;4. 分析时间快,分离效果好;5. 自动化程度高;6. iTRAQ技术不仅可发现胞浆蛋白,还有膜蛋白、核蛋白、胞外蛋白。iTRAQ技术可检测出低丰度蛋白、强碱性蛋白、小于10KD或大于200KD的蛋白。上海舜百生物使用的液相色谱仪的型号是日本岛津公司2D-nano-HPLC,质谱仪型号是美国ABI公司的MALDI-TOF-TOF 4700,标记试剂盒是美国ABI公司的ITRAQ标记试剂盒。舜田生物所采用的iTRAQ试剂是一种小分子同重元素化学物质,包括三部分:一端是报告部分(reporter group ),另一端是肽反应部分(peptide reactive group),中间部分是平衡部分(balance group)。 其中,reporter group:质量为114Da、115 Da、116 Da、117 Da,因此iTRAQ试剂共四种。 peptide reactive group:将reporter group与肽N端及赖氨酸侧链连接,几乎可以标记样本中所有蛋白质。 balance group:质量为31 Da、30 Da、29 Da、28 Da,使得四种iTRAQ试剂分子量均为145 Da,保证iTRAQ标记的同一肽段m/z相同。舜百生物公司iTRAQ的操作程序如下:将蛋白质裂解为肽段,然后用iTRAQ试剂进行差异标记。再将标记的样本相混合,这样就可以对其进行比较。与样本结合后,通常用MudPIT多维蛋白质鉴定技术进行下一步的操作,用2D液相色谱串联质谱进行分析。在质谱分析鉴定特殊肽离子片断结构的基础上,采用美国应用生物系统公司的软件包MASCOT和Protein Pilot对每一个肽段进行鉴定。其具体操作如下图所示: http://img.dxycdn.com/trademd/upload/userfiles/image/2013/11/A1383890263png_small.jpgiTRAQ技术对检测标本也有一定要求。舜百生物要求检测蛋白量最低不少于50 ug,浓度最低不少于5 ug/uL,否则同位素无法标记。而对蛋白提取试剂也要求使用普通的组织、细胞裂解液即可,切忌不要使用二维电泳试剂提取。iTRAQ技术区别与以往二维电泳技术具有更明显的优势,两者比较如下:1. 二维电泳所检测的发生表达变化的蛋白都位于细胞浆内,而iTRAQ可检测到蛋白有胞浆蛋白外,还有线粒体蛋白、膜蛋白和核蛋白。2. 二维电泳观察到的蛋白变化在2倍以上,而用iTRAQ计算出的蛋白变化在1.3-1.6倍之间。3. iTRAQ技术在鉴定大分子和小分子蛋白方面也有优势。4. 二维电泳是通过切断条带,再用质谱方法测量条带中的蛋白质,但该方法既不是非常敏感,也不是非常精确,获取的信息量很少。 而itraq技术是基于高度敏感性和精确性的串联质谱方法,不需要凝胶,就可以获得相对和绝对定量的蛋白质结果。5. iTRAQ可以对任何类型的蛋白质进行鉴定,包括高分子量蛋白质、酸性蛋白质和碱性蛋白质,而二维电泳对这些蛋白质都束手无策。由此,舜百生物得出结论:iTRAQ技术比二维电泳技术能发现更多数量和种类的蛋白,但在比较胞浆蛋白及蛋白量的变化方面,二维电泳技术有一定长处,对iTRAQ的实验结果有互补作用。

  • 蛋白质组学研究的一般工具与方法【含质谱】

    蛋白质组学研究的一般工具与方法随着人类基因组计划取得巨大的成功和许多物种基因组测序的完成,仅仅靠基因组的序列来试图阐明生命现象是远远不够的,因此,研究重心已经开始从揭示生命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的研究上,生命科学已实质性地跨入了后基因组时代。   尽管现在已经有多个物种的基因组被测序,但这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组研究中所采用的策略,如微阵列法(microarray)(Wodicka et al., 1997)、基因芯片(gene chips)(Ramsay et al., 1998)、基因表达序列分析(SAGE)(Velculescu et al., 1995)等,都是从细胞中mRNA的角度来考虑的。但事实上,从DNA、mRNA到蛋白质存在三个层次的调控,mRNA自身也存在着贮存、转运和降解等问题,从mRNA角度考虑,实际上仅包括了转录水平调控,并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明,组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好,尤其对于低丰度蛋白质来说,相关性更差。蛋白质复杂的翻译后修饰,蛋白质的亚细胞定位或迁移,蛋白质-蛋白质相互作用则几乎无法从mRNA水平来判断(曾嵘,夏其昌,2002)。新生肽链合成后存在多种加工、修饰过程,蛋白质间也存在类似于mRNA分子内的剪切、拼接,研究证明基本元件“intein”广泛存在于蛋白质中(Perler et al., 1997)。基因与其编码产物蛋白的线性对应关系只存在于新生肽链而不是最终的功能蛋白质中。   蛋白质是生理功能的执行者和生命现象的直接体现者,对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制;蛋白质本身的存在形式和活动规律,如翻译后修饰、蛋白质间相互作用及蛋白质构象等问题,仍依赖于直接对蛋白质的研究来解决。因此要对生命的复杂活动有全面和深入的认识,必然要在整体、动态、网络的水平上对蛋白质进行研究(钱小红,贺福初,2003)。      蛋白质组学研究中常用的技术体系   方法学上,二维凝胶电泳-质谱仍然是目前最流行和可靠的技术平台(Rabilloud et al., 2000)。其一般过程是:细胞或组织样品——样品制备——二维凝胶电泳(2D-PAGE)分离蛋白质——计算机辅助分析2D-PAGE图象——对感兴趣的蛋白质进行酶解——质谱分析——数据库检索——蛋白质鉴定——分析蛋白质在细胞与组织中的表达情况。   2-D PAGE   样品制备   2D-PAGE 的操作流程基本上实现了程序化。但是,样品制备是一个非常关键与复杂的过程。成功的2D-PAGE取决于对样品中蛋白质有效的抽提和它的溶解性。与核酸不同,目前没有一种通用的方法适用于所有的蛋白质,来源不同的蛋白质都受到自身蛋白质制备方法的挑战。   正确的样品制备方法从收集样品开始时就要防止样品的裂解和被蛋白水解酶降解(Rabilloud et al., 2000)。要尽可能溶解更多的蛋白,并且在2D-PAGE过程中保持它的溶解性,阻止蛋白质的人为修饰。在样品制备过程中,各个实验室也通过实验建立了更为可行的方法。目前通过建立分步提取方法可以有效地提取出更多的蛋白质(兰彦等,2001)。另一种对蛋白质采用预分离的方法称为“多间隔电解法(multi-compartment-electrolyser)”,采用这种方法后,分辨率和胶的质量均明显改善(Herbert et al., 2000)。   但是,由于生物样品的多样性和复杂性,目前所采用的样品制备方法具有局限性。其它物质对蛋白质样品制备存在干扰。核酸通过与蛋白质结合,增加样品黏度而干扰等点聚焦(IEF)分离的效果。当然,通过实验探索,采取一些措施可以减轻它的干扰。例如,在样品制备过程中加入非特异性的核酸酶或RNase与DNase的混合物,在等电聚焦时将每个胶条的电流限制在50mA以内通常可以消除其影响。脂类物质的影响可以通过利用有机溶剂的方法将其去除,但是这常常会导致蛋白质的不可逆沉淀。除了蛋白质的降解之外,糖基化是蛋白质的最重要的人工修饰,样品中的尿素在这一过程中起着非常重要的作用。样品中的尿素在降解的过程中会形成能够与蛋白质的氨基反应的氰酸盐,这种结果会导致蛋白质带有更多的正电荷。所以,在2D-PAGE中要用新鲜的尿素溶液,在等电聚焦过程中要控制温度不能太高(Beranova-Giorgianni, 2003)。但是,目前还没有一种简单有效的方法来去除样品中的多糖。   样品分离和分析   样品制备完成后运用IEF和SDS-PAGE电泳对它进行分离,常采用银染和考马斯亮兰染色即可观察到具有许多蛋白质斑点的凝胶图像。等电聚焦电泳与SDS-PAGE的具体操作步骤已经实现了程序化,均有详细操作流程参考,但是由于样品的不同,不同样品的具体条件还需要试验探索。第二相SDS-PAGE运行结束,染色完毕后,利用计算机软件对凝胶图像进行分析,如PD-QUEST软件,LIPS,HERMES,GEMINI等,对凝胶图像上的蛋白质斑点进行匹配,对图像进行数字化处理等分析(贾宇峰等,2001),对感兴趣的蛋白质采用质谱分析。   低丰度蛋白质的检测   低丰度蛋白在蛋白质组学研究中常常是人们非常感兴趣的,因为细胞或组织中的一些生物活性物质,如细胞分泌的一些活性物质,受体等表达量都非常低。按照一般电泳的上样量,这些小分子是根本看不到的,但如果单纯地增加上样量,细胞或组织中的大量表达的蛋白就会将其覆盖,而且上样量过大也会影响电泳结果。所以对这些低丰度的样品可以进行富集,富集的方法可以通过层析,如亲和层析,离子交换层析等方法,还可以通过利用样品等电点性质等方法将pH范围相近的蛋白质富集(Santoni et al., 2000; Beranova-Giorgianni, 2003)。

  • 【线上会议预约】7.22第一届女性质谱学者国际研讨会——蛋白组学

    [font=&][size=16px]仪器信息网将于 [/size][/font][font=&][size=18px][i][b]7月22日[/b][/i][/size][/font][font=&][size=16px][i] [/i]举办 [/size][/font][font=&][size=18px][i][b]第一届女性质谱学者国际研讨会[/b]([url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/fems2021/]会议页面戳这里[/url])。[/i][/size][/font][align=center][i][img=,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107141042105831_9881_2507958_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/i][/align][font=&][size=18px][b]会议介绍[/b][/size][/font][font=&] 科学究其本质就是一种磨练,得益于那些好奇心无限、智慧超然并愿意为世界和个体生活带来真正改变的人们。正因如此,科学界一直不乏杰出的女性智者和先驱,她们为其所在领域带来了翻天覆地的改变。在质谱学领域,越来越多的女院士、女教授、女专家,还有资深女工程师……正在通过自己的思考与行动影响着该行业的发展。[/font][font=&] 当前,质谱技术在生物、医药、材料、食品、环境、公共安全等众多领域发挥着不可替代的作用。女性学者在质谱领域的占比也越来越高,并在其各自的岗位发挥着重要作用。受社会角色影响,女性学者面临工作和生活中更多的困难和挑战。[/font][font=&] 基于此,仪器信息网在Females in Mass Spectrometry(FeMS)组织的大力支持下,于2021年[b][color=#ff0000]7月22日[/color][/b]举办“第一届女性质谱学者国际研讨会”,旨在[b][color=#ff0000]为质谱领域的女性学者从学业生活到个人心路历程等方面搭建沟通、交流的平台[/color][/b],激励质谱领域女性学者的工作热情、帮助领域内女性学者的事业发展。[/font][b]会议日程[/b][table=92%][tr][td=1,1,189]分会场Sessions[/td][td=1,1,87]时间 Time[/td][td=1,1,203]报告题目Topic[/td][td=1,1,250]演讲嘉宾The Speakers[/td][/tr][tr][td=1,13][b]Multi-omics Enlightens Chemistry and Life Sciences (质谱在多组学研究的技术应用进展)(07月22日)[/b][/td][td=1,1,87]09:00[/td][td=1,1,203]Multidimensional Characteristics for Highly Confident Measurements and Scientists基于多维特征分析实现高可信度高可信度质谱检测[/td][td=1,1,250]Erin S. Baker( North Carolina State University[北卡罗莱纳州立大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]09:30[/td][td=1,1,203]Single cell proteomics in neurons 单神经元蛋白组学[/td][td=1,1,250]John R. Yates III(Scripps Research[斯克利普斯研究所])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]10:00[/td][td=1,1,203]On-tissue Spatially Resolved Multiomics Analyses Enabled by MALDI MS Imaging Coupled with In-situ Chemical Reactions MALDI质谱成像辅助原位化学反应实现空间分辨的组织原位多组学分析[/td][td=1,1,250]Lingjun Li[李灵军](School of Pharmacy University of Wisconsin[威斯康星大学麦迪逊分校])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]10:30[/td][td=1,1,203]Top-down Proteomics and Metabolomics for Precision Medicine 精准医学中的Topdown蛋白组学和代谢组学研究[/td][td=1,1,250]Ying Ge[葛瑛](University of Wisconsin-Madison[威斯康星大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]11:00[/td][td=1,1,203]Community-building: Plasma Lipidomics and Beyond 搭建研究群体:血浆脂质组学[/td][td=1,1,250]Anne K Bendt( National University of Singapore [新加坡国立大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]11:30[/td][td=1,1,203]Lunch Break[/td][td=1,1,250]午休[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:00[/td][td=1,1,203]In-depth urine and serum proteome maps immune responses associated with the COVID-19 disease 深度尿液和血清蛋白质组与新冠的免疫谱图[/td][td=1,1,250]Catherine Wong [黄超兰](Peking University [北京大学医学部精准医疗多组学研究中心])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:30[/td][td=1,1,203]Chemical proteomics reveal functional targets for glycolytic metabolites 化学蛋白质组学解密糖酵解代谢物的功能靶标[/td][td=1,1,250]Hui Ye[叶慧](China Pharmaceutical University[中国药科大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:50[/td][td=1,1,203]MS-based approaches for analysis of glycosylation and their application 蛋白质糖基化质谱分析新方法及应用[/td][td=1,1,250]Ying Zhang [张莹](Fudan University [复旦大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]15:30[/td][td=1,1,203]Fragment Ion-based Quantitation Methods enable accurate, precisive and dynamic proteome analysis 基于碎片离子的高精准蛋白质组动态分析新方法[/td][td=1,1,250]Jianhui Liu[刘健慧](CAS[中科院大连化学物理研究所])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]15:45[/td][td=1,1,203]Redox Chemoproteomics氧化还原蛋白质组学[/td][td=1,1,250]Ling Fu[付玲](National Proteome Center[国家蛋白质科学中心])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]16:00[/td][td=1,1,203]Deep-Profiling of Aminophospholipids from Biological Samples via Two Orthogonal Derivatizations 基于正交衍生的氨基磷脂组深度分析策略[/td][td=1,1,250]Qiaohong Lin[林巧红](Tsinghua University[清华大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]16:15[/td][td=1,1,203]Microparticle assisted protein precipitation strategy for drug target screening基于微球辅助的蛋白质沉淀策略的药物靶点筛选研究[/td][td=1,1,250]Jiawen Lyu[吕佳纹](CAS[中科院大连化学物理研究所])[/td][/tr][/table][font=&][color=#ff0000][size=18px]欢迎大家参会,[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/fems2021/]报名请戳这里[/url][/size][/color][/font]

  • 【回放视频】7.22第一届女性质谱学者国际研讨会——蛋白组学

    [size=16px]仪器信息网将于 [/size][size=18px][i][b]7月22日[/b][/i][/size][size=16px][i] [/i]举办 [/size][font=&][size=18px][i][b]第一届女性质谱学者国际研讨会[/b]([url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/fems2021/]会议页面戳这里[/url])。[/i][/size][/font][font=&][size=18px][i][/i][/size][/font][align=center]=======================================================================[/align][align=center][i][img=,690,151]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/07/202107141042105831_9881_2507958_3.jpg!w690x151.jpg[/img][/i][/align][font=&][size=18px][b]会议介绍[/b][/size][/font] 科学究其本质就是一种磨练,得益于那些好奇心无限、智慧超然并愿意为世界和个体生活带来真正改变的人们。正因如此,科学界一直不乏杰出的女性智者和先驱,她们为其所在领域带来了翻天覆地的改变。在质谱学领域,越来越多的女院士、女教授、女专家,还有资深女工程师……正在通过自己的思考与行动影响着该行业的发展。 当前,质谱技术在生物、医药、材料、食品、环境、公共安全等众多领域发挥着不可替代的作用。女性学者在质谱领域的占比也越来越高,并在其各自的岗位发挥着重要作用。受社会角色影响,女性学者面临工作和生活中更多的困难和挑战。 基于此,仪器信息网在Females in Mass Spectrometry(FeMS)组织的大力支持下,于2021年7月22日举办“第一届女性质谱学者国际研讨会”,旨在为质谱领域的女性学者从学业生活到个人心路历程等方面搭建沟通、交流的平台,激励质谱领域女性学者的工作热情、帮助领域内女性学者的事业发展。[b]会议日程[/b][table=92%][tr][td=1,1,189]分会场Sessions[/td][td=1,1,87]时间 Time[/td][td=1,1,203]报告题目Topic[/td][td=1,1,250]演讲嘉宾The Speakers[/td][/tr][tr][td=1,13][b]Multi-omics Enlightens Chemistry and Life Sciences (质谱在多组学研究的技术应用进展)(07月22日)[/b][/td][td=1,1,87]09:00[/td][td=1,1,203]Multidimensional Characteristics for Highly Confident Measurements and Scientists基于多维特征分析实现高可信度高可信度质谱检测[/td][td=1,1,250]Erin S. Baker( North Carolina State University[北卡罗莱纳州立大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]09:30[/td][td=1,1,203]Single cell proteomics in neurons 单神经元蛋白组学[/td][td=1,1,250]John R. Yates III(Scripps Research[斯克利普斯研究所])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]10:00[/td][td=1,1,203]On-tissue Spatially Resolved Multiomics Analyses Enabled by MALDI MS Imaging Coupled with In-situ Chemical Reactions MALDI质谱成像辅助原位化学反应实现空间分辨的组织原位多组学分析[/td][td=1,1,250]Lingjun Li[李灵军](School of Pharmacy University of Wisconsin[威斯康星大学麦迪逊分校])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]10:30[/td][td=1,1,203]Top-down Proteomics and Metabolomics for Precision Medicine 精准医学中的Topdown蛋白组学和代谢组学研究[/td][td=1,1,250]Ying Ge[葛瑛](University of Wisconsin-Madison[威斯康星大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]11:00[/td][td=1,1,203]Community-building: Plasma Lipidomics and Beyond 搭建研究群体:血浆脂质组学[/td][td=1,1,250]Anne K Bendt( National University of Singapore [新加坡国立大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]11:30[/td][td=1,1,203]Lunch Break[/td][td=1,1,250]午休[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:00[/td][td=1,1,203]In-depth urine and serum proteome maps immune responses associated with the COVID-19 disease 深度尿液和血清蛋白质组与新冠的免疫谱图[/td][td=1,1,250]Catherine Wong [黄超兰](Peking University [北京大学医学部精准医疗多组学研究中心])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:30[/td][td=1,1,203]Chemical proteomics reveal functional targets for glycolytic metabolites 化学蛋白质组学解密糖酵解代谢物的功能靶标[/td][td=1,1,250]Hui Ye[叶慧](China Pharmaceutical University[中国药科大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]14:50[/td][td=1,1,203]MS-based approaches for analysis of glycosylation and their application 蛋白质糖基化质谱分析新方法及应用[/td][td=1,1,250]Ying Zhang [张莹](Fudan University [复旦大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]15:30[/td][td=1,1,203]Fragment Ion-based Quantitation Methods enable accurate, precisive and dynamic proteome analysis 基于碎片离子的高精准蛋白质组动态分析新方法[/td][td=1,1,250]Jianhui Liu[刘健慧](CAS[中科院大连化学物理研究所])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]15:45[/td][td=1,1,203]Redox Chemoproteomics氧化还原蛋白质组学[/td][td=1,1,250]Ling Fu[付玲](National Proteome Center[国家蛋白质科学中心])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]16:00[/td][td=1,1,203]Deep-Profiling of Aminophospholipids from Biological Samples via Two Orthogonal Derivatizations 基于正交衍生的氨基磷脂组深度分析策略[/td][td=1,1,250]Qiaohong Lin[林巧红](Tsinghua University[清华大学])[/td][/tr][tr][td=1,1,87]16:15[/td][td=1,1,203]Microparticle assisted protein precipitation strategy for drug target screening基于微球辅助的蛋白质沉淀策略的药物靶点筛选研究[/td][td=1,1,250]Jiawen Lyu[吕佳纹](CAS[中科院大连化学物理研究所])[/td][/tr][/table][color=#ff0000][size=18px]欢迎大家参会,[url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/fems2021/]报名请戳这里[/url][/size][/color]

  • 生物质谱技术在蛋白质组学中的应用

    一、 前言基因工程已令人难以置信的扩展了我们关于有机体DNA序列的认识。但是仍有许多新识别的基因的功能还不知道,也不知道基因产物是如何相互作用从而产生活的有机体的。功能基因组试图通过大规模实验方法来回答这些问题。但由于仅从DNA序列尚不能回答某基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰的情况、以及它们的亚细胞分布等等,因此在整体水平上研究蛋白质表达及其功能变得日益显得重要。这些在基因组中不能解决的问题可望在蛋白质组研究中找到答案。蛋白质组研究的数据与基因组数据的整合,将会在后基因组研究中发挥重要作用。目前蛋白质组研究采用的主要技术是双向凝胶电泳和质谱方法。双向凝胶电泳的基本原理是蛋白质首先根据其等电点,第一向在pH梯度胶内等电聚焦,然后转90度按他们的分子量大小进行第二向的SDS-PAGE分离。质谱在90年代得到了长足的发展,生物质谱当上了主角,蛋白质组学又为生物质谱提供了一个大舞台。他们中首选的是MALDI-TOF,其分析容量大,单电荷为主的测定分子量高达30万,干扰因素少,适合蛋白质组的大规模分析。其次ESI为主的LC-MS联机适于精细的研究。本文将简介几种常用的生物质谱技术,并着重介绍生物质谱技术在蛋白质组学各领域的应用。二、 生物质谱技术1.电喷雾质谱技术(ESI)电喷雾质谱技术( Electrospray Ionization Mass Spectrometry , ESI - MS) 是在毛细管的出口处施加一高电压,所产生的高电场使从毛细管流出的液体雾化成细小的带电液滴,随着溶剂蒸发,液滴表面的电荷强度逐渐增大,最后液滴崩解为大量带一个或多个电荷的离子,致使分析物以单电荷或多电荷离子的形式进入气相。电喷雾离子化的特点是产生高电荷离子而不是碎片离子, 使质量电荷比(m/ z) 降低到多数质量分析仪器都可以检测的范围,因而大大扩展了分子量的分析范围,离子的真实分子质量也可以根据质荷比及电荷数算出。2.基质辅助激光解吸附质谱技术(MOLDI)基质辅助激光解析电离(MOLDI)是由德国科学家Karas和Hillenkamp发现的。将微量蛋白质与过量的小分子基体的混合液体点到样品靶上,经加热或风吹烘干形成共结晶,放入离子源内。当激光照射到靶点上时,基体吸收了激光的能力跃迁到激发态,导致蛋白质电离和汽化,电离的结果通常是基体的质子转移到蛋白质上。然后由高电压将电离的蛋白质从离子源转送到质量分析器内,再经离子检测器和数据处理得到质谱图。TOF质量分析器被认为是与MALDI的最佳搭配,因为二者都是脉冲工作方式,在质量分析过程中离子损失很少,可以获得很高的灵敏度。TOF质量分析器结果简单,容易换算,蛋白质离子在飞行管内的飞行速度仅与他的(m/z)-1/2成正比,因此容易通过计算蛋白质离子在飞行管内的飞行时间推算出蛋白质离子的m/z值。与传统质量分析器相比,更易得到高分辨率和高测量精度;速度快,离子飞行时间仅为几个μs和约100μs之间;质量范围宽,可以直接检测到几十万道尔顿的单电荷离子。飞行时间质量分析器被认为是21世纪最有应用前景的质量分析器。3.傅立叶变换-离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)傅立叶变换-离子回旋共振质谱法(FT-ICR MS)是离子回旋共振波谱法与现代计算机技术相结合的产物。傅立叶变换-离子回旋共振质谱法是基于离子在均匀磁场中的回旋运动, 离子的回旋频率、半径、速度和能量是离子质量和离子电荷及磁场强度的函数, 当对离子施加与其回旋频率相同的射频场作用时, 离子将同相位加速到一较大的半径回旋, 从而产生可被接受的类似电流的信号。傅立叶变换-离子回旋共振质谱法所采用的射频范围覆盖了欲测定的质量范围,所有离子同时被激发, 所检测的信号经过傅立叶变换, 转换为质谱图。其主要优点有:容易获得高分辨;便于实现串极质谱分析;便于使用外电离源并与色谱仪器联用。此外,他还有灵敏度高,质量范围宽,速度快,性能可靠等优点。4.快原子轰击质谱技术(FABMS)快原子轰击质谱技术( Fast Atom Bomebardment Mass Spectrometry , FABMS) 是一种软电离技术,是用快速惰性原子射击存在于底物中的样品,使样品离子溅出进入分析器,这种软电离技术适于极性强、热不稳定的化合物的分析,特别适用于多肽和蛋白质等的分析研究。FABMS能提供有关离子的精确质量,从而可以确定样品的元素组成和分子式。而FABMS -MS 串联技术的应用可以提供样品较为详细的分子结构信息,从而使其在生物医学分析中迅速发展起来。三、蛋白质的分析鉴定随着质谱技术的发展,分子量的测定已从传统的有机小分子扩展到了生物大分子。MALDI-MS技术以其极高的灵敏度、精确度在蛋白质分析中得到了广泛的应用。该技术不仅可测定各种疏水性、亲水性和糖蛋白的分子量,还可直接测定蛋白质混合物的分子量。这可认为是蛋白质分析领域的一项重大突破。蛋白质组的研究是从整体水平上研究细胞或有机体内蛋白质的组成及其活动规律。质谱技术作为蛋白质组研究的三大支撑技术之一,除了用于多肽,蛋白质的分子量测定外,还广泛的应用于肽指纹图谱测定及氨基酸序列测定。肽指纹图谱(Peptide Mass Fingerprinting, PMF)测定是对蛋白酶解或降解后所得多肽混合物进行质谱分析的方法。质谱分析所得肽断与多肽蛋白数据库中蛋白质的理论肽断进行比较,判断出所测蛋白是已知还是未知。由于不同的蛋白质具有不同的氨基酸序列,不同蛋白质所得肽断具有指纹特征。采用肽指纹谱的方法已对酵母、大肠杆菌、人心肌等多种蛋白质组进行了研究。对肽序列的测定往往要应用串连质谱技术,采用不同的技术选择特定质核比的离子,并对其进行碰撞诱导解离,通过分析肽段的断裂情况推导出肽序列。四、后转录修饰的蛋白质的检测和识别在蛋白质组的研究中,蛋白质和多肽的序列分析已不局限于阐明蛋白质的一级结构,对翻译后的修饰的进一步分析也是蛋白质化学的一项重要任务。这种修饰对于蛋白质的功能非常重要,如:细胞识别中的蛋白质相互作用,信号传导和蛋白质定位。1. 蛋白质的糖基化糖蛋白在细胞内部,细胞膜和细胞外均有发现,实际上大部分蛋白质是糖蛋白。对糖蛋白的检测和分析发现,糖蛋白中糖组分的结构和功能具有多样性。糖蛋白中的糖通常是不同种类的,而且是由一些可控数量的单糖组成。糖基化的多样性与细胞周期,细胞分化和发展的状态有关。在蛋白组时代中,蛋白质的修饰会引起其理化性质的改变,因此是不容忽视的。从1D或2D凝胶得到的糖基化蛋白的识别,一般是进行MALDI-MS指纹分析, 或是对MALDI-PAD或ESI-MS/MS得到的碎片谱进行分析。对完整的糖蛋白的研究是非常困难的,所有已知的离子化技术都有其局限性。目前,人们主要研究糖肽,其好处之一就是质量减小了,这就会得到更好的分辨率,而且糖肽仍保留了糖基化位点。将分离的糖蛋白用不同的蛋白酶消化后就可进行糖肽的研究。一旦糖肽被识别出,就可以用串连质谱(ESI-MS/MS)来阐明肽序列。当蛋白的序列已知时,计算质量差就可推出其上附着的寡糖的质量。要将糖部分从糖蛋白中释放出来,可用化学切割或酶切割(流程图见图1)。目前,连有结构专一性糖苷酶的质谱在提供序列,分支和链接数据方面是最有力的技术。对于N糖基化常用的糖苷内切酶有PNGase-F, PNGase-A, EndoF和EndoH。化学切割也可以用来释放O-连接和N-连接的多糖,但经常出现的缺点是他会完全破坏所有的肽键,因而丢失了关于糖附着位点的信息。而且这些切割不能从糖肽中连续释放单糖。用肼的化学切割可以除去两种类型的糖基化。在60℃可专一性的释放O-连接的糖,而在95℃能释放N-连接的糖。释放O-原子更常用的方法是用碱进行β消除。通常,糖基中加入金属离子在MALDI和ESI中离子化。用MALDI-MS分析糖类的一个好的选择是将之与其他一些化合物混合,这样可以进一步提高灵敏度和分辨率。不同的质谱方法可以产生多糖的源后裂解(PSD)和碰撞诱导解离 (CID)谱,这可以给出有关糖的序列,分支及糖间的连接等信息。2. 蛋白质的磷酸化蛋白质中氨基酸的磷酸化在生命系统中起重要的作用。磷酸化经常作为分子开关控制不同过程蛋白质的活性,如新陈代谢,信号传导,细胞分裂等过程。因此,蛋白质中磷酰氨基酸的识别在蛋白质分析中是一项重要的工作。已知的磷酰氨基酸的类型有四种:1.O-磷酸盐,通过羟氨酸的磷酸化形成的,如丝氨酸,苏氨酸,酪氨酸。2.N-磷酸盐,通过精氨酸,赖氨酸或组氨酸中的氨基的磷酸化形成的。3.乙酰磷酸盐,通过天冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成的。4.S-磷酸酯,通过半胱氨酸的磷酸化形成的。

  • 【转帖】质谱与蛋白质组学

    质谱与蛋白质组学蛋白质组学对一个细胞或组织所表达的蛋白质进行的系统分析,而质谱是它的关键性分析工具。在过去的两年中,标准蛋白质组技术中的进展增进了更高水平自动化和敏感性的蛋白质识别技术。另外,新的技术促成了鉴定蛋白质功能相关特性的里程碑性的进展,包括它们的定量和在蛋白质复合物中复杂情况。缩写2DE two-dimensional gel electrophoresis双向凝胶电泳CID collision-induced dissociation碰撞诱导的解离ESI electrospray ionization电喷雾离子化FT-ICR Fourier-transform ion cyclotron resonance傅里叶-变换离子回旋加速器共振ICAT isotope-coded affinity tagsIEF isoelectric focusing等电聚焦MALDI matrix-assisted laser desorption ionization基质辅助的激光解析离子化Q-TOF quadrupole-TOFRP reversed phase反向TOF time-of-flight飞行时间简介蛋白质组学的核心组成是系统识别一个细胞或组织中表达的每一个蛋白质,以及确定每个蛋白质的突出特征(比如,丰度、修饰状态以及在多蛋白质复合体中的复杂状态)。这些分析的技术包括分离蛋白质和肽的分离科学、识别和定量分析物的分析科学和数据管理和分析的生物信息学。它的初步工具包括使用IEF(等电点聚焦)/SDS-PAGE凝胶的高分辨率的双向凝胶电泳(2DE),结合质谱和数据库搜索来分离、识别和定量在一个复合样本中存在的个体蛋白质,最终识别被分离的蛋白质。一个常用的方法用在Fig1中用图解说明。此技术以及由此而来的变化(综述见[1])已经被用来识别和分类在复杂样本中存在的大量蛋白质,并在蛋白质组数据库中呈现它们,该过程我们这里称之为"描述蛋白质组学"比如,Shevchenko等[2]从2D凝胶上系统地鉴定了150个蛋白质。数目庞大的这样的数据库现在可以找到。同样的技术现在已经被作为普遍的发现工具来动态检测一个细胞或组织对外来或内部干扰反应而在蛋白质组中的改变。因为检测动态改变需要精确定量每个被检测成分,我们使用"定量蛋白质组学"来定义。在此报告中,我们总结了自1999年1月至2000年4月来报道的与蛋白质组学和质谱相关的最重要的进展。在核心质谱技术中的进展已经导致2DE为基础的蛋白质组学技术的进一步改进。它们同时又促进了传统凝胶为基础的方法的替代方法,诸如引入以同位素稀释理论为基础的精确蛋白质定量技术和蛋白质复合物的系统分析。蛋白质组分析的MS技术进展在此部分,我们总结了在MS设备、它们的控制和操作中的进展,以及比较质谱数据和序列数据库识别蛋白质所用的搜索工具的进展。随着新型质谱仪的引入,蛋白质组学研究现存类型的质谱仪性能已经显著改进了。在此综述期间最普遍使用的仪器是可以分为两类:单一阶段的质谱仪和串联质谱为基础的系统。单一阶段的质谱仪,最显著的是基质辅助的激光解吸电离(MALDI)飞行时间(TOF)仪器,被用于无数通过肽质谱图谱技术大规模蛋白质识别的项目中。此方法在鉴别表达自小一些的和完全测序的基因组的蛋白质特别成功[3,4]。串联质谱仪器诸如triple quadrpole、离子捕获(ion-trap)和近来引进的混合quadrupole飞行时间(Q-TOF)被常规应用于[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS或用电喷雾电离(ESI)来生成肽片段离子谱,以便通过搜寻序列数据库进行蛋白质鉴定。使用仪器控制程序来自动选择肽离子进行碰撞诱导的解离(CID)(数据依赖CID)的不断增多是这些MS/MS仪器的一个明显的趋势。一些新的构造的具有高潜能的质谱仪被引入到蛋白质组学研究中产生深刻影响。两个研究组近来一个MALDI离子源和一个混合Q-TOF耦联了起来[5,6]。Q-TOF提供的质量准确性和敏感性提升了数据库搜寻结果并同时使它成为MS/MS从头测序的当然仪器选择。MALDI Q-TOF构造提供了激动人心的机会进行自动化和高通量应用以及在一个样品盘上存档样品进行日后研究的可能。Medzihradszky等[7]描述了一个不同的混合仪器称之为MALDI TOF TOF。此设备享有许多MALDI Q-TOF的优点,另外能够进行高能量CID和非常快速的扫描速率。傅里叶-变换离子回旋加速器共振(FT-ICR)质谱对于蛋白质组学来说相对陌生。这些设备具有非常高的敏感性和分辨率,质量精确性可以达到1ppm。这些特征被用来在一次分析中测量和定量几百种蛋白质的完整的分子质量[8]。Goodlett等[9]表明FT-MS测量的一个肽的准确质量以及可以容易获得的限制因素能够通过序列数据库搜索被用来识别蛋白质。蛋白质组学如果没有软件工具来进行质谱数据和序列数据库的关联将变得几无可能。现存的数据库搜索程序已经变得越来越成熟和可以(从网络)可获得。另外,引入了新的算法。主要相关程序是Sequest[10],MASCOT[11],PeptedeSearch[12],PROWL[13]和Protein Prospector[14]。在它们中间,Sequest使用CID谱设置了蛋白质识别的实验室标准(benchmark),因为它与边界MS/MS数据工作得最好,并高度可信,可以从整个[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Yp][color=#3333ff]LC-MS[/color][/url]/MS实验中自动分析数据,并不需要任何使用者的破译工作。在所提的程序中,然而,只有Sequest不能在网络上搜索。MASCOT是一个新的、快速、网络可进入和多功能的程序,具有进行肽指纹分析、用部分破译或未破译的CID谱进行数据库搜索的功能。

  • 蛋白质泛素化:基本概念、蛋白大小与泛素化蛋白组学的应用

    [font=宋体][font=宋体]泛素化是一种细胞内的蛋白质标记系统,蛋白质泛素化是指将小的蛋白质泛素共价地连接到其他蛋白质分子上的过程。泛素([/font][font=Calibri]ubiquitin[/font][font=宋体])是一种高度保守的蛋白质,其结构由[/font][font=Calibri]76[/font][font=宋体]个氨基酸残基组成。泛素连接到目标蛋白质上的过程,经历了泛素激活、泛素转移和靶蛋白接受三个主要步骤。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体]蛋白质泛素化具有多种特点,例如它是高度选择性的,不同蛋白质泛素化的位置和数量可以影响其功能;它是可逆的,通过去泛素化反应可以调控蛋白质的泛素化状态;它还是动态调控的,受到多种因素的调控,如细胞信号通路和环境刺激。[/font][b][font=宋体]泛素化蛋白大小:[/font][/b][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]蛋白泛素化是指将小蛋白颗粒泛素([/font][font=Calibri]Ubiquitin[/font][font=宋体])与其他蛋白质共价结合的修饰过程。 泛素化修饰通常会导致泛素共价连接在蛋白质的赖氨酸残基上形成多重泛素链。 这种蛋白质泛素化增加了蛋白质的分子量,因为每个泛素分子的质量大约为[/font][b][font=Calibri]8.5[/font][font=宋体]千达尔顿([/font][font=Calibri]kDa[/font][/b][font=宋体][b])[/b]。[/font][/font][font=宋体] [/font][font=宋体] [/font][b][font=宋体]泛素化蛋白质组学在许多领域有重要的应用,主要包括:[/font][/b][font=宋体] [/font][font=宋体]①疾病机制研究:泛素化是一种广泛存在于细胞中的蛋白质修饰方式,参与了细胞的生长、分化、修复和调控等多个生命活动。泛素化蛋白质组学的研究可以帮助我们了解泛素化修饰的生物学功能和调控机制,为疾病发生机制和治疗策略的研究提供重要线索。例如,在癌症、代谢综合征、神经退行性疾病等疾病中,则会出现异常泛素化。[/font][font=宋体]②药物研发:通过分析药物对泛素化蛋白质的影响,可以评估药物的效力和选择性,为药物研发提供指导。[/font][font=宋体]③临床诊断:泛素化蛋白质组学鉴定与定量分析技术可以揭示细胞调控的机制,通过分析泛素化蛋白质的组学数据,可以确定泛素化修饰在细胞信号转导、蛋白质降解和细胞周期调控等过程中的重要作用。此外,通过比较病态和正常样品中泛素化蛋白质的差异,可以鉴定与疾病发生发展相关的泛素化修饰靶点,并进一步理解疾病的分子机制。因此,这些技术也可用于临床诊断。[/font][font=宋体]④蛋白质降解调控:在癌症、神经退行性疾病和免疫相关疾病等病症中,蛋白质降解调控出现异常。而泛素化蛋白组在调控蛋白质降解中发挥重要作用。通过与泛素连接,目标蛋白质被送入蛋白酶体或蛋白酶体样体中进行降解。这个过程是细胞清除异常、老化或受损蛋白质的重要途径。[/font][font=宋体]⑤高通量技术应用:高通量泛素化蛋白质组学鉴定与定量分析技术的发展包括质谱鉴定和抗体鉴定两种方法。质谱鉴定技术利用质谱仪的高灵敏度和分辨率,能够鉴定泛素化修饰的蛋白质及其泛素化位点。抗体鉴定技术则通过特异性抗体的使用,可以富集和鉴定泛素化修饰的蛋白质。这些技术为全面了解泛素化在细胞中的作用机制和调控网络提供了可能。[/font][font=宋体]总的来说,泛素化蛋白质组学在多个领域都有重要的应用价值,推动了我们对生命过程的深入理解以及疾病治疗的创新发展。[/font][font=宋体] [/font][font=宋体]更多详情关于[url=https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review][b]蛋白资源[/b][/url]详情可以参看:[/font][url=https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review][u][font=宋体][color=#0000ff][font=Calibri]https://cn.sinobiological.com/resource/protein-review[/font][/color][/font][/u][/url][b][font=宋体] [/font][font=宋体][font=宋体]义翘神州:蛋白与抗体的专业引领者,欢迎通过百度搜索[/font][font=宋体]“义翘神州”与我们取得联系。[/font][/font][/b]

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