蛋白质组的分离与分析及其应用进展

蛋白质组学正在成为分析化学研究的热点。本文综述了蛋白质组的高通量分离和分析技术，包括双向凝胶电泳、生物质谱、二维谱新技术和蛋白芯片的发展现状以及蛋白质组学的最新应用进展，并展望了分析化学在蛋白质组学领域今后的发展。     

蛋白质组研究中的二维电泳分离技术

对目前生命科学研究中的热点领域蛋白质组研究中应用的主要分离技术二维聚丙烯酰胺凝胶电泳的基本原理、应用和最新进展进行了综述。同时,针对二维凝胶电泳的缺陷,介绍了目前正在发展的几种替代技术。     

优化分离与鉴定蓝斑背肛海兔口腔神经节蛋白质组

采用双向凝胶电泳技术优化分离蓝斑背肛海兔(Notarcus leachii cirrosus Stimpson, NLCS)口腔神经节(Buccal Ganglion, BG)蛋白质组, 并获得约300个蛋白质斑点. 用组合基质辅助激光解吸电离化飞行时间(MALDI-TOF)质谱技术和胶内酶解技术测定BG蛋白质组中的96个蛋白质斑点的肽指纹(Peptide mass fingerprint, PMF)图谱. 经数据库检索与比对后, 发现96种蛋白质中仅有4种蛋白质可获得较高的匹配率, 它们分别是微管蛋白(Tubulin)、 肌动蛋白(Actin)和两个1,5-二磷酸核酮糖-羧化酶/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, Ribulose), 均属于神经细胞骨架蛋白质; 同时还发现一种交配信号肽前体(Peptide mating pheromone precursor). 利用LOCtrees软件和分类法对56种蛋白质进行亚细胞定位与分类.     

表达蛋白质质谱分析

对基因编码的蛋白质进行系统分析可以为注释基因组信息和研究疾病发生机理提供参考.质谱因其高通量、高灵敏度和高精度等特点成为蛋白质表达谱研究的核心技术.过去10年,质谱技术的发展大大促进了蛋白质表达谱的研究.本文综述了蛋白质表达谱的定性和定量研究进展,并展望了进一步的研究方向.     

生物质谱--蛋白质组研究的关键技术

介绍了近几年来国际上重点研究的几类新型生物质谱技术,综述了它们在蛋白质组研究中的最新进展,比较了各自的特点,简要评价了它们在蛋白质组研究中的应用和前景。     

生命科学中的分析化学--蛋白质组分析

概述了分析化学在生命科学中的重要作用和蛋白质组分析的现状与展望。介绍了生物试样的制备、双向凝胶电泳分离蛋白质以及生物质谱鉴定蛋白质等蛋白质组分析的主要技术平台。     

人卵巢癌耐药细胞株的比较蛋白质组分析

本文采用高分辨二维凝胶电泳分离技术对人卵巢癌细胞株COC1及其耐药细胞株COC1/DDP中的蛋白质进行分离和差异表达分析, 应用基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱对酶解多肽进行测定[即测定蛋白质的肽质量指纹图(Peptide mass fingerprinting, PMF)], 并通过相应的数据库搜索来鉴定蛋白质. 为获得更准确的检索结果, 采用串联质谱技术对各肽段进行氨基酸测序, 并应用IPI-HUMAN数据库对上述检索结果进一步加以确认.      

磷酸化蛋白质分析技术在蛋白质组研究中的应用

磷酸化修饰蛋白质的分析是蛋白质组研究中的重要内容。对于目前磷酸化蛋白质分析所涉及的各种方法,包括放射性同位素标记,抗体免疫印记等传统方法和以串联质谱各种扫描技术为基础,结合亲和提取、液相色谱-质谱联用等手段的新技术、新方法,以及这些技术在磷酸化蛋白质组学中的应用予以评述。     

全二维微柱液相色谱-质谱鉴定人胃癌组织中的差异蛋白质

构建了以阳离子交换色谱-反相色谱(SCX-RPLC)为分离模式的新型全二维微柱液相色谱-质谱分离平台.采用了醋酸铵缓冲液梯度洗脱,实现了第一维肽段的分步洗脱,洗脱的肽段经富集除盐后通过接口进入反相色谱微柱,通过线性梯度实现第二维进一步分离,最后进入质谱进行检测.采用此平台分析了人胃癌组织与正常组织提取蛋白质信息,其中正常胃组织鉴定蛋白质数为537个,而癌症组织鉴定蛋白质数目为506个.对胃癌和正常组织两种提取蛋白质酶解产物的蛋白质检索结果进行比较分析,将鉴定的蛋白质按照物理性质进行分布,找出正常组织与癌症组织间蛋白质差异,筛选出一种可能发生变异的癌症特有蛋白.     

哮喘大鼠淋巴细胞蛋白质组的分析

通过建立卵蛋白(Ovalbumin, OVA) 致敏的Wistar大鼠哮喘动物模型, 利用二维凝胶电泳及MALDI-TOF-MS分析技术, 对哮喘大鼠与正常大鼠脾脏淋巴细胞差异表达蛋白质进行鉴定和分析. 结果显示, 在哮喘组中呈现高表达的蛋白质, 包括胶原蛋白调控蛋白质(hnRNP)以及细胞结构蛋白(Fibrinogen). 而与代谢相关的蛋白质(CoQ10)和线粒体内膜蛋白, 在哮喘组中呈低表达. 研究结果表明, 这些蛋白质与哮喘气道慢性炎症、气道高反应性和气道的重构有关.     

缺氧预处理诱导心肌细胞蛋白质组变化的初步研究

缺氧预处理(hypoxia preconditioning, HPC)可模拟缺血预处理(ischemic preconditioning, IPC)对缺血/再灌注心肌的保护作用, 涉及细胞内众多分子事件. 本工作旨在采用双向电泳和质谱分析等蛋白质组分析技术, 发现缺氧预处理后心肌细胞蛋白质整体表达上的变化, 初步分析其与缺氧预处理心肌保护作用的关系. 将原代培养的SD乳鼠心肌细胞分为2组(n＝6): (1)缺氧预处理组(HPC): 将细胞置缺氧仓内短暂缺氧20 min进行缺氧预处理(HPC), 制备心肌细胞蛋白提取物; (2)对照组(control): 细胞置于培养箱内持续常氧孵育至实验结束, 提取蛋白. 采用双向凝胶电泳和图像扫描, 经蛋白样本分离和考马斯亮蓝染色后比较分析, 选取3个差异表达蛋白点进行胶内酶切、肽质量指纹图谱分析和数据库检索. 双向电泳可分离约529±45个蛋白质, 点匹配率约为78%±7.5%. 18种蛋白质在HPC后发生明显表达差异, 其中12种蛋白质表达降低, 6种表达增高. 经质谱分析鉴定出的3种蛋白质分别为myosin light polypeptide 3, nucleoside diphosphate kinase (NDPK)和calreticulin (CRT). 缺氧预处理引起心肌细胞蛋白质组变化, 初步发现其中myosin light polypeptide 3表达下调、nucleoside diphosphate kinase和calreticulin表达增加, 可能通过调节心肌细胞的收缩性、激活G蛋白、调节细胞内Ca^2＋浓度而保护心肌. 本工作通过研究缺氧预处理延迟保护过程中心肌内源性蛋白表达水平的变化, 有助于从细胞水平探讨预处理延迟保护机制.     

Development of New Capillary Electrophoresis-Based Techniques for Protein Analysis

With the sequencing of human genome almost complete, human genome project enters the postgenome-sequencing era. Compared to genomics, the analysis of proteome is rather difficult since in human cells there are around 200 000 proteins, which are expressed at any time at different levels     

质谱及相关技术在信号传导方面的研究进展

细胞信号传导是近年来生命科学研究的热点之一。有关蛋白转录后修饰 (如蛋白质磷酸化、乙酰化、糖基化等 ) ,信号肽序列测定 ,信号传导途径和多通道调节方式 ,蛋白自折叠及构象变化 ,小分子脂类信号分子等研究由于质谱技术的快速发展而取得了突破性的进展     

中国小型猪骨髓间充质干细胞的蛋白质组研究

报道了骨髓间充质干细胞(MSCs)的蛋白质组表达研究。从体外培养的MSCs提取细胞蛋白,经二维电泳分离后用银染方法可检出蛋白点约1600个,选取48个蛋白点进行胶内酶解及质谱分析,经数据库检索成功鉴定了37个蛋白,并对蛋白功能进行初步分析。本实验数据为进一步分析MSCs增殖、分化或凋亡的分子机理提供相关信息。     

Different protein expression of myocardium from Chinese mini-swine model of myocardial infarct

High-resolution two-dimensional gel electrophoresis (2-DE), followed by computer-assisted image analysis was used to screen protein patterns of normal and infarcted myocardial tissues for quantitative and qualitative differences in protein expression. In the gels of pH 5–8 immobilized pH gradient (IPG) strips, 851 protein spots were detected in normal myocardial tissue and 1 032 protein spots were resolved in infarcted myocardial tissue. Thirteen protein spots only expressed in normal myocardial tissue, and 14 protein spots only expressed in infarcted myocardial tissue. Results also showed that 49 protein spots displayed quantitative changes in expression between normal and infarcted myocardial tissue. Eleven protein spots were subjected to mass spectrometry (MS) analysis and seven proteins were identified by peptide mass fingerprinting (PMF). These proteins may be involved in cardiovascular injury, and could play an important role in the treatment of coronary heart disease. __________ Translated from Chemical Journal of Chinese Universities, 2006, 8(27): 1467–1471 [译自: 高等学校化学学报]     

血管外膜肌成纤维细胞分化相关蛋白研究

为寻找涉及血管紧张素II (AngII)和转化生长因子β1 (TGF-β1)诱导的血管肌成纤维细胞(MF)分化的蛋白, 本研究采用双向电泳和质谱从整体水平检测了MF分化前后蛋白表达谱的变化, 共找到41个差异表达的蛋白点, 表达水平和/或蛋白位置在Ang II和TGF-β1刺激后都发生明显变化的蛋白点14个, 4个蛋白上调, 6个蛋白下调, 2个蛋白位置发生明显变化, 2个蛋白表达上调,位置也发生变化; 只在Ang II诱导的MF中表达发生变化的蛋白20个, 只在TGF-β1诱导的MF中表达发生变化的蛋白7个. 选取Ang II和TGF-β1共同调节的14个蛋白进行质谱鉴定, 结果除骨架蛋白外, 首次发现MF分化同泛素蛋白酶体系统和嘌呤合成有关; septin 2的下调可能是成纤维细胞分化的标志. 本研究运用蛋白质组学技术发现了新的参与MF分化的蛋白质, 为进一步研究和干预细胞表型转化提供了新的思路和靶点.     

Fingerprinting Trichoderma reesei hydrolases in a commercial cellulase preparation

Polysaccharide degrading enzymes from commercial T. reesei broth have been subjected to “fingerprint” analysis by high-resolution 2-D gelelectrophoresis. Forty-five spots from 11×25 cm Pharmacia gels have been analyzed by LC-MS/MS and the resulting peptide sequences were compared toexisting databases. Understanding the roles and relationships of component enzymes from the T. reesei cellulase system acting on complex substrates is key to the development of efficient artificial cellulase systems for the conversion of lignocellulosic biomass to sugars. These studies suggest follow-on work comparing induced and noninduced T. reesei cells at the proteome level, which may elucidate substrate-specific gene regulation and response.     

Influence of one- and two-dimensional gel electrophoresis procedure on metal-protein bindings examined by electrospray ionization mass spectrometry, inductively coupled plasma mass spectrometry, and ultrafiltration

Three independent methods, (i) electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), (ii) carrying out the complete protein preparation procedure required for protein gel electrophoresis (GE) including extraction, precipitation, washing, and desalting with subsequent microwave digestion of the produced protein fractions for metal content quantification, and (iii) ultrafiltration for separating protein-bound and unbound metal fractions, were employed to elucidate the influences of protein sample preparation and GE running conditions on metal-protein bindings. A treatment of the protein solution with acetone instead of trichloroacetic acid or ammonium sulfate for precipitate formation led to a strongly enhanced metal binding capacity. The desalting step of the resolubilized protein sample caused a metal loss between 10 and 35%. The omission of some extraction buffer additives led to a diminished metal binding capacity of protein fractions obtained from the sample preparation procedure for GE, whereas a tenside addition to the protein solution inhibited metal-protein bindings. The binding stoichiometry of Cu and Zn-protein complexes determined by ESI-MS was influenced by the type of the metal salt which was applied to the protein solution. A higher pH value of the sample solution promoted the metal ion complexation by the proteins. Ultrafiltration experiments revealed a higher Cu- and Zn-binding capacity of the model protein lysozyme in both resolubilization buffers for 1D- and 2D-GE compared to the protein extraction buffer. Strongly diminished metal binding capacities of lysozyme were recorded in the running buffer of 1D-GE and in the gel staining solutions.