Cell重大成果:人類全蛋白質組檢測技術匯編
日期:2016-08-01 13:08:17
美國系統生物學研究所(ISB)的資深研究員Ulrike Kusebauch博士在7月28日的《細胞》(Cell)雜志上發表研究報告,描述了與ISB、蘇黎世聯邦理工學院及其他一些研究機構的科學家們合作開發出人類SRMAtlas的成果。
人類SRMAtlas是靶向識別及可重復性定量預測人類蛋白質組中所有蛋白的一些高度特異性質譜測定法的一個匯編目錄,包括針對許多剪接變異體、非同義突變和翻譯后修飾的檢測方法。研究人員采用稱作為選擇性反應監測的技術,利用166,174個已充分確定特征的化學合成水解肽段(roteotypic peptides)開發出了這些檢測方法。
這一SRMAtlas資源在http://www.srmatlas.org免費公開提供,將讓一些重點、假設驅動及大型蛋白質組規模的研究獲益。由于在理論上現在可以鑒別和定量任何樣本中所有的蛋白質,研究人員預計這一資源將會大大推動基于蛋白質的實驗生物學來了解疾病轉變和健康軌跡。
能夠可靠、可重復性地檢測任何組織或細胞類型中人類蛋白質組的所有蛋白,對于了解系統層次的特性和生理及疾病中一些特異的信號通路具有革命性意義。在美國系統生物學研究所Robert Moritz的實驗室中,借助稱作為選擇性反應監測(SRM)的方法,一個合作項目生成并驗證了一些高度特異性靶向蛋白質組檢測法的一個匯編目錄,通過這一可廣泛獲取的、敏感及強大的靶向質譜方法SRM,現在能夠量化20,277個注釋人類蛋白質中99.7%的蛋白。這一人類SRMAtlas為確鑿地鑒別生物樣本中單獨的肽段提供了明確的檢測坐標。
盡管2003年科學家們完成了人類基因組計劃,構建出了人類所有基因的目錄,大多數的蛋白質研究仍然將焦點放在繪制人類基因組前探索的相當小部分的蛋白質上。為了超越這種停滯的蛋白質基因組研究方法,需要開發出針對幾乎所有人類蛋白質的高度特異性的檢測方法。利用諸如人類SRMAtlas一類的資源。測量所有蛋白質的展望現在變成了現實。現在人類SRMAtlas提供了基于在一個統一、一致過程中開發的SRM技術,針對人類蛋白質組幾乎所有蛋白的已經驗證的MS檢測法。這些檢測方法可迅速用于系統生物學和生物醫學研究中,以高度的敏感性和選擇性鑒別及定量所有人類蛋白,導航全蛋白質圖譜來了解它們的生物學功能。
個體化醫學將依賴于分子標記來檢測健康狀態,提供鑒別健康軌跡中一些改變的信號,提供一開始在臨床試驗,隨后在臨床實踐中讓合適的患者匹配正確藥物的信息。這一人類SRMAtlas計劃穩固地將蛋白質組學推到前沿,為蛋白質組學在全球廣泛的癌癥登月計劃(Cancer Moonshot)發揮大作用提供了更多的彈藥。
通過在小鼠身上開展大規模的蛋白質組研究,科學家們獲得了有關脂肪和能量代謝紊亂分子背景的新知識。由蘇黎世聯邦理工學院Ruedi Aebersold教授領導的一個專攻蛋白質組學的研究小組,與瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)Johan Auwerx教授領導的專門研究線粒體生理學和肝臟疾病的課題組共同合作完成了這一開創性的研究項目。他們的研究論文發布在2016年6月9日的Science雜志上。
對于血漿樣品的質譜分析,一個重大挑戰是高豐度蛋白往往占據了主要信號,而掩蓋了人們感興趣的低豐度蛋白的信號,比如疾病的生物標志物。考慮到這個問題,質譜流程通常需要處理血漿樣品,在分析前去除豐度最高的蛋白。復旦大學現代色譜分離分析實驗室的研究人員設計出一種基于芯片的二維液相色譜系統,可在質譜分析之前去除血漿樣品中的高豐度蛋白。這項成果發表在《Analytical Chemistry》上。
來自瑞士和荷蘭的科學家,對在22種不同生長條件下大腸桿菌表達的蛋白質,進行了定量和定性分析。確定了超過2300個蛋白質,其中一些處于每個細胞一個副本的平均水平。由此產生的數據集描述了細胞中大多數(> 90%)的蛋白質量,對細胞生物學家來說這將是一個寶藏。相關研究結果發表在2015年12月的《Nature Biotechnology》。
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