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首届质谱论坛学术报道

2010.10.16

  中国医学科学院基础医学研究所的李智立教授做了题为“傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICR MS)在生物医学中的应用”的报告。李教授首先指出,当前在用质谱来研究蛋白质组学、鉴定蛋白质方面,我们很多时候还处于“瞎子摸象”的阶段,因为很多时候不知道到底测定的是细胞、组织中的哪个蛋白,即唯一性不够。这是为什么呢?李教授列举了分子量在399左右的一系列分子及其分子式,它们的分子量差别仅在ppb级别;除了分子量的微小差别,这几个化合物的同位素分布也有极其微小的差别。这要求我们进一步去了解质谱的结构和原理。在简要地介绍了质谱原理后,李教授介绍了其实验室的傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICR MS),并列举了近一年来他在其上做出的工作。

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中国医学科学院基础医学研究所的李智立教授:傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(FTICR MS)在生物医学中的应用

  在应用上,FTICR MS可应用于生物大分子,做蛋白质鉴定、蛋白质翻译后修饰位点鉴定、复杂蛋白质混合物的分离分析、蛋白质突变点分析、蛋白质精确分子量测定等挑战性极高的工作。李教授介绍了一系列发表在PNAS、AC、JASMS、COB等期刊上的实例,来介绍FTICR MS在生物大分子方面的工作,FT ICRMS可以获得更精细的、更确定的结果。比如:磷酸化位点的鉴定和确认(PNAS 2006:103:3094-3099),二硫键的定位及确认(AC. 2009 p. 7611),蛋白质混合物的鉴定(JASMS. 2009),蛋白质混合物分子量的精确测定,代谢物分析(COB, 2010. p35),血清中小分子的代谢物分析(Metabolomics. 2008. p126),鼠脑组织的组织成像(JASMS 2007. 145)等。李教授还介绍了组织成像实验需要注意的事项,比如要考虑样本处理方法的影响,样本自身变化的影响,仪器的选择和仪器性能的影响等。


  北京师范大学生命学院的何大澄教授做了题为“让质谱结合跟上蛋白组学研究的动态——SiLAD技术及其在细胞周期研究中的应用”的报告。何教授首先向大家介绍了前几天的香山会议,科学家们一起讨论了蛋白质组学的挑战和机遇。现代的蛋白质组学已经称为“基于质谱的蛋白质组学”,可见质谱在蛋白质组学中的作用是多么重要。

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北京师范大学生命学院的何大澄教授:让质谱结合跟上蛋白组学研究的动态——SiLAD技术及其在细胞周期研究中的应用

  接下来,何教授从蛋白质组学的基本使命谈起,指出动态和体内是蛋白质组的灵魂。目前的方法都是比较蛋白质在不同时间点的存在量,难以检测出微细的变化和进出的状态,灵敏度和通量的不足都在实际上制约了时间分辨率和造成对一些动态变化的掩盖。因此,何教授课题组提出了创新的SiLAD动态蛋白质组技术,SiLAD是一种35S体内标记的动态蛋白质组学分析技术,该技术首先用35S体内脉冲标记样本,脉冲标记15min(最短8min),35S 完全不影响细胞正常的代谢/合成,只有在很短的时间(几分钟)内合成的蛋白被标记;接着把带有标志的蛋白取出来用双向电泳分离、进行CBB(Coomassie blue ,考马斯亮蓝)染色并用Phospho-image高速获得图像;观察差异蛋白2DE谱;将观察到的发生明显功能性变化的蛋白转移出来进 行MS/MS鉴定。这样就得到了真正的差异表达蛋白,差异在表达活性上。SiLAD技术具有如下优点:可先排除已存在蛋白质的干扰,大大提高表达差异筛选的敏感性;可显示15min内所研究蛋白表达的平均速度,显著提高试剂分辨率并更直接地反映相关细胞活性;具有高通量能力,可同时检测大量差异表达蛋白;不影响蛋白质的鉴定。

  何教授通过血清饥饿培养细胞(serum starved cultured cell)和鼠肝切除术(Rat Liver Hepatectomy)两个模型说明SiLAD在G0(即增殖暂时休止期)/G1转变中的应用。SiLAD技术反映了蛋白质生成的速度和时间的关系曲线,更直接地反映了细胞生命周期活动的不同动态类型。

  该研究成果阐明了一定条件下,G0期细胞重新进入细胞周期的整个过程。比如在大鼠体内肝脏切除的研究中,肝脏细胞一般处在G0期,部分肝切除后,细胞重新进入增殖周期。深入了解这一过程的机理,对肿瘤防治(肿瘤可以视为细胞周期病,如使之停留在G0期,肿瘤就无害了)以及干细胞的研究和应用(主要任务就是如何让干细胞扩增,然后再诱导定向分化)均有重要意义。

  最后,何教授总结:许多现行传统技术获得的差异蛋白分析结果在采用SiLAD技术后会被改写!比如,更关注的将不再是某种蛋白总量变化的多少,而是某种蛋白发生变化的动力学,是变化的速率。

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