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蛋白质定量组学服务

发布日期:2019/3/15 10:57:02

背景[1-5]

定量蛋白质组学服务是一种用于确定样品中蛋白质含量的分析化学技术服务。蛋白质鉴定的方法与一般(定性)蛋白质组学中使用的方法相同,但把量化作为附加维度。定量蛋白质组学不是仅仅提供在某个样品中鉴定的蛋白质列表,而是产生关于两个生物样品之间的生理差异的信息。

例如,该方法可用于比较来自健康和患病患者的样品。定量蛋白质组学主要通过二维凝胶电泳进行(2-DE)或质谱(MS)。然而,最近开发的定量斑点印迹(QDB)分析方法能够以高通量形式测量样品中单个蛋白质的绝对量和相对量,从而为蛋白质组学研究开辟了新的方向。与需要MS进行下游蛋白质鉴定的2-DE相比,MS技术不仅可以识别蛋白种类还可以量化构成变化。

胞内蛋白质组丰度的动态变化对各种生命过程有重要影响。例如在许多疾病的发生和发展进程中,常常伴随着某些蛋白质的表达异常。目前定量蛋白质组学技术主要分为标记(label)策略和非标记的(label free)定量策略,其中标记策略又分为体内标记(如SILAC、15N标记),以及体外标记(如iTRAQ、TMT标记)。

传统的基于2D双向凝胶电泳分离的蛋白质组通常可以鉴定出约1000种蛋白,对全蛋白质组的覆盖仅在5~10%左右,远远不能满足高通量定量蛋白质表达谱分析的要求。定量蛋白质组学服务结合精细的样品制备与超高分辨率、高灵敏度的液相色谱-质谱联用技术,可在细胞与组织类样品中鉴定直至超过10000个蛋白,对全蛋白质组的覆盖>60%。结合生物信息学分析,可以为客户构建高通量蛋白质定量表达谱。

应用[6][7][8]

1.生物医学应用

定量蛋白质组学在医学领域具有独特的应用,特别是在药物和生物标志物发现领域。定量蛋白质组学可以标记不同蛋白质的复杂性质和定量分析,比更多传统方法(蛋白质印迹和ELISA)对蛋白质结构的差异以及翻译后修饰更敏感,因此可以量化对蛋白质的不同修饰。

2.药物发现

定量蛋白质组学在蛋白质靶标鉴定,蛋白质靶标验证和药物发现的毒性分析中具有重大作用。新药物的发现可被用于研究蛋白质-蛋白质相互作用,以及药物-小分子相互作用。因此,定量蛋白质组学在监测小药物样分子的副作用和理解一种药物靶标相对于另一种药物靶点的功效和治疗效果方面显示出巨大的作用。药物发现中绝对蛋白质定量的方法是LC-MS/MS和多反应监测(MRM)。

3.单细胞蛋白质组学

传统的质谱蛋白质组学已应用于数百万个细胞组成的大量样品。然而,这种群体平均测量对于异质样品(即人体组织或癌症)中单个细胞之间差异检测依然存在许都问题。SCoPE-MS可以量化单个哺乳动物细胞中的一千多种蛋白质,进一步的技术发展和想法可以显着提高单细胞蛋白质组学的灵敏度和通量。

参考文献

[1] Ong SE,Mann M(October 2005)."Mass spectrometry-based proteomics turns quantitative".Nature Chemical Biology.1(5):252–62.

[2] Bantscheff M,Schirle M,Sweetman G,Rick J,Kuster B(October 2007)."Quantitative mass spectrometry in proteomics:a critical review".Analytical and Bioanalytical Chemistry.389(4):1017–31.

[3] Nikolov M,Schmidt C,Urlaub H(2012).Quantitative mass spectrometry-based proteomics:an overview.Methods in Molecular Biology.893.pp.85–100.

[4] Bantscheff M,Lemeer S,Savitski MM,Kuster B(September 2012)."Quantitative mass spectrometry in proteomics:critical review update from 2007 to the present".Analytical and Bioanalytical Chemistry.404(4):939–65.

[5] "Quantitative targeted absolute proteomics-based ADME research as a new path to drug discovery and development:methodology,advantages,strategy,and prospects".Journal of Pharmaceutical Sciences.100(9):3547–59.

[6] Rix U,Superti-Furga G(September 2009)."Target profiling of small molecules by chemical proteomics".Nature Chemical Biology.5(9):616–24.

[7] Schenone M,Dančík V,Wagner BK,Clemons PA(April 2013)."Target identification and mechanism of action in chemical biology and drug discovery".Nature Chemical Biology.9(4):232–40.

[8] Budnik,Bogdan;Levy,Ezra;Slavov,Nikolai(2017-03-15)."Mass-spectrometry of single mammalian cells quantifies proteome heterogeneity during cell differentiation".bioRxiv 102681.