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微流控與質(zhì)譜聯(lián)用 我國研究團隊開發(fā)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分析新技術(shù)
2022年06月23日 09:57:02
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4450
近日，深圳灣實驗室團隊與中科院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所團隊合作，將微流控與自上而下質(zhì)譜在線聯(lián)用，在解析蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和動力學(xué)表征方面取得進展。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近日，深圳灣實驗室細(xì)胞分析研究所質(zhì)譜團隊與中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所生物醫(yī)學(xué)光學(xué)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(zhì)譜(top-down mass spectrometry)在線聯(lián)用，在解析蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和動力學(xué)表征方面取得進展。研究成果發(fā)表于Analytical Chemistry期刊。
蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是生命活動的承擔(dān)者，因此蛋白質(zhì)研究是生物學(xué)的重要內(nèi)容。蛋白質(zhì)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(jié)構(gòu)。其生物功能與結(jié)構(gòu)動力學(xué)特征緊密相關(guān)。不同結(jié)構(gòu)運動模式?jīng)Q定了蛋白質(zhì)在生化過程中的不同生物功能。對于研究蛋白質(zhì)的生物學(xué)功能和潛在機制來說，表征蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和動力學(xué)至關(guān)重要。
與通過高通量DNA測序快速積累蛋白質(zhì)序列相比，表征蛋白質(zhì)的3D結(jié)構(gòu)目前依然非常困難。研究團隊涉及了一種微流控芯片-質(zhì)譜聯(lián)用設(shè)計方案：Top-Down and Kinetic MS-chip(TDK-MS chip)用于對蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)和動態(tài)學(xué)進行自上而下質(zhì)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(zhì)質(zhì)譜分析的蛋白質(zhì)組學(xué)方法。其中蛋白質(zhì)組學(xué)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(zhì)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(zhì)譜結(jié)合分析蛋白質(zhì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和亞基類型以及修飾；與氫/氘交換質(zhì)譜結(jié)合可為構(gòu)象或結(jié)合界面分析提供更高的空間分辨率，并實現(xiàn)構(gòu)象特異性表征。
微流控芯片技術(shù)將樣品制備、反應(yīng)、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(yīng)流程所需的前端反應(yīng)提供多反應(yīng)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(zhì)譜和氫/氘交換自上而下質(zhì)譜分析，能夠?qū)崿F(xiàn)完整蛋白及其復(fù)合物的高效離子化，靈活操控多種反應(yīng)物液流，提供較寬的流速調(diào)控范圍，并可在 nL/min 量級精確控制蛋白反應(yīng)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(fù)合物、共存蛋白質(zhì)構(gòu)象異構(gòu)體等多個體系的高級結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。
該方案的成功開發(fā)為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和動力學(xué)研究提供了一種更有效的方法，有利于蛋白質(zhì)組學(xué)研究的進一步深入，為生物學(xué)前沿研究提供了有力幫助。
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