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蛋白修飾研究最新技術系列三

日期:2011-05-06 10:28:22

細胞的行為由蛋白決定,但是常見的DNA測序,或者芯片分析實驗并不能告訴我們一個蛋白的指令到底是什么。在蛋白翻譯過程中和翻譯后,酶,脂類,蛋白和糖類會對新合成蛋白上的氨基酸進行修飾,從而導致即使是相同的遺傳序列得到的蛋白,其功能也不盡相同的。

近年來科學家們越來越關注蛋白修飾,也初步了解了一些蛋白修飾何時出現,這些修飾的作用是什么,比如說磷酸基團修飾能失活,或者激活酶;線粒體蛋白賴氨酸上的乙酰基團修飾會導致代謝改變;組蛋白肽段上的甲基化修飾則能調控基因表達;SUMO蛋白修飾更是會影響到細胞凋亡,神經退行性病變等多個重要細胞進程。

但是這還遠遠不夠,對于哪些肽段會被修飾,在哪兒修飾,這些修飾如何發生,對于細胞的影響是什么,我們知之甚微。現代質譜分析技術能分析一些類似磷酸化修飾的簡單蛋白修飾,但是要找到像是SUMO蛋白這樣的修飾卻存在技術上的門檻,研究修飾蛋白的功能更還是處于嬰兒期。不過隨著新技術的不斷推陳出新,我們對于蛋白修飾的了解也越來越多,在著名的The Scientist雜志上,幾位專家就這一方法,提出了一些新穎的方法,克服了蛋白修飾研究中的難題。

分辨SUMO

SUMO(smallubiquitin?relatedmodifier)是類泛素蛋白家族的重要成員之一,可與多種蛋白結合發揮相應的功能,其分子結構及SUMO化反應途徑都與泛素類似,但二者功能完全不同。SUMO化修飾可參與轉錄調節、核轉運、維持基因組完整性及信號轉導等多種細胞內活動,是一種重要的多功能的蛋白質翻譯后修飾方式。SUMO化修飾功能的失調可能導致某些疾病的發生。

目前研究人員可以通過質譜分析,快速了解簡單的翻譯后修飾,比如磷酸化,乙酰化,以及甲基化——消化蛋白,然后識別離子分離后的肽段蛋白殘基,但是由于SUMO修飾,以及其它泛素類修飾本身就是蛋白,而不是一些類似磷酸的小的化合物,因此這種修飾在消化過程中會自行分離,干擾質譜軟件的分析。

為了能解決這個問題,來自蘇格蘭細胞信號研究院的Patrick Pedrioli研究員研發了以一種新型軟件,稱之為SUMmOn,這個軟件利用一種新穎的分析方法,能在質譜數據中分辨出SUMO修飾來。這一研究成果公布在Nature Methods上。

SUMO修飾蛋白消化后會發出多個質譜信號,這種信號與磷酸基團不同,Pedrioli設計了SUMmOn,將使用者實驗獲得的譜段與來自一個蛋白數據庫中的不同SUMO修飾蛋白譜段進行比對,辨別其中的匹配數據。這樣就能就每個SUMO片段譜的相似程度,以及SUMO修飾的蛋白片段相似度打分,從而分辨出SUMO修飾蛋白。

這種方法不僅可以用于SUMO修飾蛋白研究,而且對于類類泛素蛋白的研究都具有重要意義。


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