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磷酸化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)共性關(guān)鍵技術(shù)研究獲突破
作者：晏石娟等 來源：《綠色化學(xué)》 
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生物基因研究中心晏石娟團(tuán)隊(duì)聯(lián)合加拿大約克大學(xué)、德國馬普分子植物生理研究所等研究人員在磷酸化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面取得重大突破，首次搭建全自動(dòng)在線磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)平臺(tái)，解決了磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一大瓶頸。相關(guān)研究以農(nóng)業(yè)生物基因研究中心為第一完成單位在線發(fā)表于Green Chemistry。
可逆的翻譯后磷酸化修飾在蛋白質(zhì)活性調(diào)節(jié)中起重要作用，參與調(diào)控多種生命過程。因此，對磷酸化修飾的全局表征和定量分析將有助于我們深入理解胞內(nèi)代謝調(diào)控的分子機(jī)制。近十年來，液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）由于高靈敏度、高通量的優(yōu)勢，已成為蛋白質(zhì)組學(xué)研究的核心工具。
然而，由于磷酸化肽的豐度極低、電離效率差以及受非磷酸化肽的信號抑制，使得質(zhì)譜無法直接分析磷酸化蛋白質(zhì)組，在質(zhì)譜分析前對磷酸化肽進(jìn)行選擇性富集這一環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵。迄今已報(bào)道多種富集材料，提供了微球、磁性顆粒、微量離心柱等多種應(yīng)用形式的商業(yè)化產(chǎn)品，但它們通常制造工藝復(fù)雜、無法重復(fù)使用，且需要繁瑣的離線手動(dòng)操作，對溶劑、耗材和人力消耗很大。隨著磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)向大群體樣本發(fā)展，迫切需要開發(fā)一種性能優(yōu)異，同時(shí)滿足環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的全新分析策略。
在該項(xiàng)工作中，研究人員研發(fā)了一種新穎、可重復(fù)使用的磷酸化肽捕獲柱，并進(jìn)一步將該捕獲柱與商業(yè)nanoLC-MS/MS系統(tǒng)集成，設(shè)計(jì)獨(dú)特的液路連接和運(yùn)行程序，最終形成了首個(gè)集富集、洗滌、洗脫和梯度分析為一體的自動(dòng)化在線磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析平臺(tái)技術(shù)，可顯著減少化學(xué)試劑、溶劑、耗材的使用并節(jié)省人力成本。
在軟件控制下，該技術(shù)體系可以自動(dòng)連續(xù)地對多個(gè)樣品進(jìn)行隊(duì)列分析，無需任何人為干預(yù)，得到具有高重現(xiàn)性和深度位點(diǎn)覆蓋的結(jié)果，單針分析所鑒定的磷酸化位點(diǎn)數(shù)高達(dá)6,575（HeLa細(xì)胞）和3,471（玉米幼苗），發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個(gè)尚未報(bào)道的磷酸化位點(diǎn)。
該技術(shù)還擅長表征具有不同磷酸化狀態(tài)的多肽，這對于研究許多通過切換磷酸化修飾狀態(tài)實(shí)現(xiàn)調(diào)控的蛋白質(zhì)功能非常關(guān)鍵。隨著磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)向大規(guī)模、大數(shù)據(jù)的發(fā)展和低碳經(jīng)濟(jì)的到來，該項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)學(xué)及醫(yī)學(xué)的群體樣本研究中具有廣闊的應(yīng)用前景。
該技術(shù)于今年3月獲得2項(xiàng)國家發(fā)明專利授權(quán)。（來源：中國科學(xué)報(bào) 朱漢斌）
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1039/D2GC02345H