化学探针和串联质谱法.DOC

HYPERLINK /jingpin/youhua/zhihua/index.htm 2009-2010学年研究生植物化学课程译文 课程教师 王俊儒 2010.1.22 2009-2010学年研究生植物化学课程译文 陈岚 译 第 PAGE 2 页 共 NUMPAGES 8 页 第 PAGE 3 页 共 NUMPAGES 8 页 化学生物学新见 Current Opinion in Chemical Biology 2004, 8:66–75 化学探针和串联质谱法：一种蛋白质组和亚蛋白质组定量分析的策略 1张辉 2闫伟 3鲁埃迪·埃伯索尔德 系统生物学研究院 化学生物学专业 09级 陈岚 翻译 使用质谱法和稳定同位素稀释法来进行的定量蛋白质组分析，广泛应用于生物系统功能分析和临床、诊断或预后标记蛋白的检测。由于蛋白质组庞大复杂，对其进行全面分析是不大可能按常规在短期内实现。但是，近年来，某些蛋白种类或亚蛋白质组在生物或临床重要信息中含量丰富，其定量蛋白质组分析已取得了显著进展。这类工程通常综合应用对目标蛋白有特异性的化学探针，使用自动串联质谱和生物信息学工具进行数据分析，可能包含精确定量的稳定同位素信号。在本文中，我们总结了基于串联质谱法和化学探头方法的定量亚蛋白质组分析在技术和概念上的进展。 缩写 DTT 二硫苏糖醇 ICAT 同位素亲和标签 IMAC 固定金属亲和层析 LC-MS/MS 液相串联质谱 MS 质谱 MS/MS 串联质谱 PNGaseF 肽- N -糖苷F RP-HPLC 反相高效液相色谱法 引言 定量蛋白质组分析，指的是对复杂样本中蛋白质的系统化确定和他们的数量或质量变化的测定，是系统生物学新兴科学的重要组成部分。定量蛋白分析期望在生物学过程中提供新的功能视角，方便诊断或预测疾病标志，为蛋白质作为治疗的目标的发现作出贡献。 两种方法都常被用以生成定量复杂的蛋白混合物。第一种是双向凝胶电泳和质谱法 (MS) 的组合。第二种是个更最近先进的技术，它基于蛋白质稳定同位素标记和从蛋白复杂混合物派生的液相串联质谱 (LC-MS/MS) 分析多肽。由于蛋白检测和坚定是自上而下模式，虽然LC-MS/MS法能够有效地鉴定大量蛋白质，但该方法还不能在短时间内成功分析不同物种的蛋白质组学信息。使用当前方法很难完成蛋白质组分析，这是必须接受的事实，分而治之的办法倒是能够完整的分析被选择分离出来的蛋白质组的特定亚单元。 已经开发了三种用质谱法分析亚蛋白质组的实验方法（汇总见图1）。第一种，蛋白或多肽可依照他们的理化性质如大小、电荷或其亲水性在质谱分析前将其分开。在消化和LC-MS/MS分析前，二维或三维肽色谱或电泳分离被用于分类蛋白混合物。第二种方法使用生化方法分离功能蛋白复合物。通过某一集团的亲和性富集蛋白质复合物中的某一组分，如分离像核糖体，剪接体，核孔复合物或通过密度梯度离心或等效的已确立的方法。在每种情况下，独立的样本可采用分析质谱法。在此的方法中，稳定同位素标记提供的精确定量在蛋白质鉴定已显示出明显的优势，尤其是与非特定共净化污染物有联系的目标人群的相关蛋白和目标蛋白数量变化的观察上。第三种方法使用特定的化学探针，它们有选择地标记和促进目标蛋白的后续分离，如磷酸或糖基化蛋白。这些分离的亚蛋白组通常还可以通过LC-MS/MS分析。如果在探针上增加一个稳定同位素标记，这样的分析也可以进行定分析量。这些方法的共同之处在于他们对关注的是眼蛋白质组的深层次的生物信息，从而减少重复的分析，但通常不具有丰富生物信息的亚蛋白质组深入的（理想情况下是彻底的）分析。本文的以下章节将关注化学探针在蛋白质定量方面发展和应用的新进展。对其他方法的探讨，读者可以参考其有选择性地针对特定氨基酸的探针和反应。 平均每个蛋白经胰蛋白酶消化会生成几十个多肽蛋白，所以在利用LC-MS/MS来分析复杂蛋白质组时，会因大量冗余多肽的存在而变得很复杂。理论上，一个独特的多肽将足以确定一个母本蛋白。如果这种独特的多肽可被分离，那么蛋白质组分析样品的复杂程度可减少一至两个数量级。所以，已经发展形成了多种可以靶向和分离含特定氨基酸（N或C-末端）或稀有氨基酸（如：半胱氨酸、甲硫氨酸、色氨酸和组氨酸等）的多肽的策略。表 1 显示了将这种策略应用到人类蛋白质组的影响。表中的值，是由胰蛋白酶多肽总数和包含目标氨基酸的胰蛋白酶多肽的数目计算得来的，其中胰蛋白酶多肽数目的确定使用了包含52816个蛋白目录的人类国际蛋白指数数据