Cell重大成果:人類全蛋白質(zhì)組檢測技術(shù)匯編
日期:2016-08-01 13:08:17
美國系統(tǒng)生物學研究所(ISB)的資深研究員Ulrike Kusebauch博士在7月28日的《細胞》(Cell)雜志上發(fā)表研究報告,描述了與ISB、蘇黎世聯(lián)邦理工學院及其他一些研究機構(gòu)的科學家們合作開發(fā)出人類SRMAtlas的成果。
人類SRMAtlas是靶向識別及可重復(fù)性定量預(yù)測人類蛋白質(zhì)組中所有蛋白的一些高度特異性質(zhì)譜測定法的一個匯編目錄,包括針對許多剪接變異體、非同義突變和翻譯后修飾的檢測方法。研究人員采用稱作為選擇性反應(yīng)監(jiān)測的技術(shù),利用166,174個已充分確定特征的化學合成水解肽段(roteotypic peptides)開發(fā)出了這些檢測方法。
這一SRMAtlas資源在http://www.srmatlas.org免費公開提供,將讓一些重點、假設(shè)驅(qū)動及大型蛋白質(zhì)組規(guī)模的研究獲益。由于在理論上現(xiàn)在可以鑒別和定量任何樣本中所有的蛋白質(zhì),研究人員預(yù)計這一資源將會大大推動基于蛋白質(zhì)的實驗生物學來了解疾病轉(zhuǎn)變和健康軌跡。
能夠可靠、可重復(fù)性地檢測任何組織或細胞類型中人類蛋白質(zhì)組的所有蛋白,對于了解系統(tǒng)層次的特性和生理及疾病中一些特異的信號通路具有革命性意義。在美國系統(tǒng)生物學研究所Robert Moritz的實驗室中,借助稱作為選擇性反應(yīng)監(jiān)測(SRM)的方法,一個合作項目生成并驗證了一些高度特異性靶向蛋白質(zhì)組檢測法的一個匯編目錄,通過這一可廣泛獲取的、敏感及強大的靶向質(zhì)譜方法SRM,現(xiàn)在能夠量化20,277個注釋人類蛋白質(zhì)中99.7%的蛋白。這一人類SRMAtlas為確鑿地鑒別生物樣本中單獨的肽段提供了明確的檢測坐標。
盡管2003年科學家們完成了人類基因組計劃,構(gòu)建出了人類所有基因的目錄,大多數(shù)的蛋白質(zhì)研究仍然將焦點放在繪制人類基因組前探索的相當小部分的蛋白質(zhì)上。為了超越這種停滯的蛋白質(zhì)基因組研究方法,需要開發(fā)出針對幾乎所有人類蛋白質(zhì)的高度特異性的檢測方法。利用諸如人類SRMAtlas一類的資源。測量所有蛋白質(zhì)的展望現(xiàn)在變成了現(xiàn)實?,F(xiàn)在人類SRMAtlas提供了基于在一個統(tǒng)一、一致過程中開發(fā)的SRM技術(shù),針對人類蛋白質(zhì)組幾乎所有蛋白的已經(jīng)驗證的MS檢測法。這些檢測方法可迅速用于系統(tǒng)生物學和生物醫(yī)學研究中,以高度的敏感性和選擇性鑒別及定量所有人類蛋白,導(dǎo)航全蛋白質(zhì)圖譜來了解它們的生物學功能。
個體化醫(yī)學將依賴于分子標記來檢測健康狀態(tài),提供鑒別健康軌跡中一些改變的信號,提供一開始在臨床試驗,隨后在臨床實踐中讓合適的患者匹配正確藥物的信息。這一人類SRMAtlas計劃穩(wěn)固地將蛋白質(zhì)組學推到前沿,為蛋白質(zhì)組學在全球廣泛的癌癥登月計劃(Cancer Moonshot)發(fā)揮大作用提供了更多的彈藥。
通過在小鼠身上開展大規(guī)模的蛋白質(zhì)組研究,科學家們獲得了有關(guān)脂肪和能量代謝紊亂分子背景的新知識。由蘇黎世聯(lián)邦理工學院Ruedi Aebersold教授領(lǐng)導(dǎo)的一個專攻蛋白質(zhì)組學的研究小組,與瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院(EPFL)Johan Auwerx教授領(lǐng)導(dǎo)的專門研究線粒體生理學和肝臟疾病的課題組共同合作完成了這一開創(chuàng)性的研究項目。他們的研究論文發(fā)布在2016年6月9日的Science雜志上。
對于血漿樣品的質(zhì)譜分析,一個重大挑戰(zhàn)是高豐度蛋白往往占據(jù)了主要信號,而掩蓋了人們感興趣的低豐度蛋白的信號,比如疾病的生物標志物。考慮到這個問題,質(zhì)譜流程通常需要處理血漿樣品,在分析前去除豐度最高的蛋白。復(fù)旦大學現(xiàn)代色譜分離分析實驗室的研究人員設(shè)計出一種基于芯片的二維液相色譜系統(tǒng),可在質(zhì)譜分析之前去除血漿樣品中的高豐度蛋白。這項成果發(fā)表在《Analytical Chemistry》上。
來自瑞士和荷蘭的科學家,對在22種不同生長條件下大腸桿菌表達的蛋白質(zhì),進行了定量和定性分析。確定了超過2300個蛋白質(zhì),其中一些處于每個細胞一個副本的平均水平。由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)集描述了細胞中大多數(shù)(> 90%)的蛋白質(zhì)量,對細胞生物學家來說這將是一個寶藏。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2015年12月的《Nature Biotechnology》。






