蛋白質(zhì)組學牛人利用新技術分析蛋白質(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，這一領域的研究一直以來都落后于基因組研究，后者在技術創(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，還有無需借助核心實驗室設備就能完成實驗的技術，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。

“一些科學家指出，蛋白質(zhì)組的復雜性是無限的”，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)代的高尖端技術圖譜也能幫助科學家們更好的了解細胞中的一舉一動。The Scientist雜志近期就總結了一些利用質(zhì)譜技術進行蛋白質(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)組學研究領域的一位著名科學家，他在蛋白質(zhì)組學質(zhì)譜技術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。近年來他利用先進的質(zhì)譜技術獲得了人類和酵母蛋白質(zhì)組目前為止最完整圖譜。

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

這種技術與其它大多數(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）的復雜數(shù)學轉(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記，研究細胞周期中磷酸化的動力學，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。