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蛋白質(zhì)組學(xué)牛人利用新技術(shù)分析蛋白質(zhì)圖譜

日期:2012-08-09 08:19:25

蛋白質(zhì)組proteomics)分析是針對不同條件下細胞中蛋白的功能和特性進行研究的統(tǒng)稱,這一領(lǐng)域的研究一直以來都落后于基因組研究,后者在技術(shù)創(chuàng)新方面取得了不少成果,一些令人眼花繚亂的快速基因組圖譜繪制技術(shù),還有無需借助核心實驗室設(shè)備就能完成實驗的技術(shù),都令我們印象深刻。

 

但是與基因組研究的主要目的不同——基因組研究主要目的在于成列靜態(tài)堿基對序列,而蛋白質(zhì)組分析則需要考慮到不同的形狀,大小和序列,這帶給科研人員更多需要解決的問題。

 

“一些科學(xué)家指出,蛋白質(zhì)組的復(fù)雜性是無限的”,來自美國巴克老年研究所(Buck Institute for Age Research Bradford Gibson解釋道,像是剪切變化,磷酸化修飾,蛋白表達時序變化,蛋白翻轉(zhuǎn),以及蛋白相互作用,都是造成蛋白質(zhì)組復(fù)雜的原因。盡管蛋白質(zhì)組存在許多變化,但現(xiàn)代的高尖端技術(shù)圖譜也能幫助科學(xué)家們更好的了解細胞中的一舉一動。The Scientist雜志近期就總結(jié)了一些利用質(zhì)譜技術(shù)進行蛋白質(zhì)組研究的新成果。

 

來自馬普生化研究所的Matthias Mann研究員是蛋白質(zhì)組學(xué)研究領(lǐng)域的一位著名科學(xué)家,他在蛋白質(zhì)組學(xué)質(zhì)譜技術(shù)研究方面獲得了許多重要的突出成果,改進或者發(fā)展了各種新型的技術(shù)。近年來他利用先進的質(zhì)譜技術(shù)獲得了人類和酵母蛋白質(zhì)組目前為止最完整圖譜。

 

2008年,當(dāng)Mann和他的同事嘗試識別和定量基于質(zhì)譜技術(shù)的完整酵母蛋白質(zhì)組的時候,他們采用了LTQ-Orbitrap,這是一種在當(dāng)時檢測性和區(qū)分性優(yōu)于其它質(zhì)譜儀的新技術(shù)儀器。

 

這種技術(shù)與其它大多數(shù)質(zhì)譜分析儀不同,離子以一種角度進入磁場,被捕獲后就會沿著一個中心電磁振蕩場進行振蕩,振蕩離子經(jīng)過檢測器電極的時候就會產(chǎn)生電流,一個稱為Fourier transform(傅里葉變換)的復(fù)雜數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換原理就能將這些電流轉(zhuǎn)換成質(zhì)譜。

 

早期Orbitrap質(zhì)譜儀具有高靈敏度,寬動態(tài)范圍,質(zhì)量精確等優(yōu)點,Mann研究組利用這些特點獲得了一些研究成果,因為他們需要了解質(zhì)譜的一些細微變化,Mann教授研發(fā)了一種名為穩(wěn)定同位素標(biāo)記氨基酸培養(yǎng)(stable isotope labeling with amino acids in cell culture, SILAC)的方法。這種方法能用于整個小鼠的同位素標(biāo)記,研究細胞周期中磷酸化的動力學(xué),以及microRNA對胞內(nèi)蛋白質(zhì)組的影響,比較單倍體和二倍體酵母的蛋白質(zhì)組。

 

時間推進到了2010年,Mann研究組決定進行人類蛋白質(zhì)組的研究,人類蛋白質(zhì)組比酵母蛋白質(zhì)組多出了兩到三倍的蛋白,此次他們采用的而是LTQ Orbitrap Velos,這種儀器能將一系列電壓聚焦成離子束,提升離子轉(zhuǎn)換效率十倍。利用HeLa細胞,研究人員識別出了超過10000個蛋白,與9000多個基因匹配。

 

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