定量蛋白質組學

定量蛋白質組是指對特定已知蛋白質進行質譜檢測,而不會像發現蛋白質組那樣對所有未知蛋白進行全檢測。

基本介紹

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誕生

在現代研究技術,如螢光顯微鏡流式細胞儀蛋白質晶片技術中,抗體仍然扮演著非常重要的角色。但依賴於抗體的蛋白質檢測存在一些缺點,其中最大的限制就是,抗體的可用性和質量差別很大。一些大規模項目,比如人類蛋白質圖譜(Human Protein Atlas),Antibodypedia,以及美國NIH研究院的Health Protein Capture Reagents Program等,都在通過分析人類蛋白靶標有關的抗體的系統生髮和特徵,來尋找解決這些問題的方法。
不過還有另一條路——質譜,這也許是蛋白組學研究中最熟悉的一種技術了,這種方法能用於特異性分析靶標興趣蛋白。在最成熟的定向分析技術,也就是選擇反應監控技術(selected reaction monitoring,SRM)中,一種稱為三重四極桿質譜儀(triple quadrupole)技術的質譜方法能檢測到獨一無二的特異性肽段,幫助研究人員高靈敏度,可重複性的定量監測這些蛋白。同期Nature Methods雜誌的另外一篇“Mass spectrometry–based targeted proteomics”文章,簡要介紹了這項技術的總體情況,對比介紹了以發現為基礎的蛋白質組學分析的定向質譜技術流程,作為一種入門材料,值得一看。
定向蛋白質組的核心是利用串聯四級桿質譜特有的MRM掃描方式來定向檢測蛋白質,通過軟體計算要檢測蛋白質的肽對應的母子離子對,用串聯四級桿質譜進行MRM掃描,得到MRM色譜峰,一般還會進行MSMS掃描,以對這些肽的MRM進行序列確認,或利用 MSMS進行定性和翻譯後修飾位點檢測等。

優勢

質譜方法比抗體方法更先進的一個原因,就是目前已經開發出了一種新的定向分析技術,比生產一個新的抗體要快得多,並大大減少了檢測特異性方面的問題(抗體方法存在交叉反應的問題)。
雖然抗體方法在低豐度蛋白的檢測方面更加靈敏,但是質譜技術的一個明顯優勢就是能在單個實驗中檢測多種蛋白,比如說,系統生物學研究人員可以了解到一蛋白網路中蛋白水平的波動,或者臨床研究人員能檢測到某種疾病狀態下,一組生物標記物的變化情況。

技術發展

以質譜為基礎的定向蛋白質組學研究領域的發展歷程並不短,早在上個世紀70年,三重四極桿質譜儀就已經出現,並在80年代首次在發表的文章中,證明可以被用來檢測肽段。
過去幾年間,更廣泛的範圍內定向質譜技術的套用迅速攀升,而且新方法,新工具,新資源和新一代方法,也令更多研究領域的科學家們能利用到這項技術。另外一篇文章:“Targeted proteomics”介紹了質譜為基礎的定向蛋白質組學技術在生物學實驗室中的重要性。

研究內容

1.蛋白質鑑定:可以利用一維電泳和二維電泳並結合Western等技術,利用蛋白質晶片和抗體晶片及免疫共沉澱等技術對蛋白質進行鑑定研究。
2.翻譯後修飾:很多mRNA表達產生的蛋白質要經歷翻譯後修飾如磷酸化,糖基化,酶原激活等。翻譯後修飾是蛋白質調節功能的重要方式,因此對蛋白質翻譯後修飾的研究對闡明蛋白質的功能具有重要作用。
3.蛋白質功能確定:如分析酶活性和確定酶底物,細胞因子的生物分析/配基-受體結合分析。可以利用基因敲除和反義技術分析基因表達產物-蛋白質的功能。另外對蛋白質表達出來後在細胞內的定位研究也在一定程度上有助於蛋白質功能的了解。 Clontech的螢光蛋白表達系統就是研究蛋白質在細胞內定位的一個很好的工具。
4.對人類而言,蛋白質組學的研究最終要服務於人類的健康,主要指促進分子醫學的發展。如尋找藥物的靶分子。很多藥物本身就是蛋白質,

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