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微流控與質譜聯用 我國研究團隊開發蛋白質結構分析新技術
2022/6/24 9:48:29 閱讀: 762次
近日,深圳灣實驗室細胞分析研究所質譜團隊與中國科學院深圳先進技術研究院醫工所生物醫學光學與分子影像研究中心微流控團隊合作,將微流控與自上而下質譜(top-down mass spectrometry)在線聯用,在解析蛋白質高級結構和動力學表征方面取得進展。研究成果發表于Analytical Chemistry期刊。
 
  蛋白質是生命的物質基礎,也是生命活動的承擔者,因此蛋白質研究是生物學的重要內容。蛋白質由20種不同的氨基酸通過肽鍵連接成線性高分子鏈,具有特殊的三維空間結構。其生物功能與結構動力學特征緊密相關。不同結構運動模式決定了蛋白質在生化過程中的不同生物功能。對于研究蛋白質的生物學功能和潛在機制來說,表征蛋白質高級結構和動力學至關重要。
 
  與通過高通量DNA測序快速積累蛋白質序列相比,表征蛋白質的3D結構目前依然非常困難。研究團隊涉及了一種微流控芯片-質譜聯用設計方案:Top-Down and Kinetic MS-chip(TDK-MS chip)用于對蛋白質高級結構和動態學進行自上而下質譜在線分析。
 
  自下而上(bottom-up)和自上而下(top-down)是兩種基于生物質質譜分析的蛋白質組學方法。其中蛋白質組學研究中廣泛使用的是自下而上法,即鳥槍法。該方法是將大蛋白片段水解/酶解為肽段,然后進行分析。而自上而下法主要用于表征混合物中的多個完整蛋白。該方法在蛋白質鑒定、分析、序列分析和翻譯后修飾表征方面有很大潛力。與非變性質譜結合分析蛋白質復合物的結構和亞基類型以及修飾;與氫/氘交換質譜結合可為構象或結合界面分析提供更高的空間分辨率,并實現構象特異性表征。
 
  微流控芯片技術將樣品制備、反應、分離和檢測等實驗室的基本功能縮微到一個幾平方厘米芯片上,可為相應流程所需的前端反應提供多反應物的操控靈活性、多功能模塊集成化和自動化等功能。
 
  TDK-MS chip方案可用于時間分辨的非變性自上而下質譜和氫/氘交換自上而下質譜分析,能夠實現完整蛋白及其復合物的高效離子化,靈活操控多種反應物液流,提供較寬的流速調控范圍,并可在 nL/min 量級精確控制蛋白反應時間。研究團隊在實驗中驗證了該方案對單克隆抗體、抗體-抗原復合物、共存蛋白質構象異構體等多個體系的高級結構分析結果。
 
  該方案的成功開發為蛋白質結構和動力學研究提供了一種更有效的方法,有利于蛋白質組學研究的進一步深入,為生物學前沿研究提供了有力幫助。
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