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基因中心在修飾蛋白質(zhì)組學(xué)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)取得突破
近日，基因中心以第一署名單位在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊Green Chemistry（中科院1區(qū)TOP，IF=11.034）在線發(fā)表以“An eco-friendly, low-cost, and automated strategy for phosphoproteome profiling”為題的研究成果?；蛑行淖魑锲焚|(zhì)控制與多組學(xué)技術(shù)創(chuàng)新團隊在磷酸化修飾蛋白質(zhì)組學(xué)共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)獲得突破，首次搭建全自動在線磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)平臺，解決了磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)研究的一大瓶頸?；蛑行膹埼难蟛┦亢图幽么蠹s克大學(xué)Cheuk-Kuen Lai博士為論文的共同第一作者，基因中心晏石娟研究員和加拿大約克大學(xué)K.W. Michael Siu教授為該論文的共同通訊作者。
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，同時滿足環(huán)保、經(jīng)濟的全新分析策略。
為此，研究團隊研發(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)計獨特的液路連接和運行程序，最終形成了首個集富集、洗滌、洗脫和梯度分析為一體的自動化在線磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析平臺（圖1），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)體系可以自動連續(xù)地對多個樣品進(jìn)行隊列分析，無需任何人為干預(yù)，得到具有高重現(xiàn)性和深度位點覆蓋的結(jié)果，單針分析所鑒定的磷酸化位點數(shù)高達(dá)6,575（HeLa細(xì)胞）和3,471（玉米幼苗），發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個尚未報道的磷酸化位點（圖2）。這項技術(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)濟的到來，這項技術(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)分別于2022年2月和3月先后獲得2件國家發(fā)明專利授權(quán)。
圖1. 自動化在線磷酸化蛋白質(zhì)組學(xué)分析平臺運行示意圖
圖2. 深度位點覆蓋助力發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)新磷酸化位點
該研究工作得到了德國馬普分子植物生理研究所Alisdair R. Fernie和加拿大約克大學(xué)Allan C. Hopkinson兩位教授的指導(dǎo)。得到了廣東省重點研發(fā)計劃、省特支計劃科技創(chuàng)新拔尖人才項目、廣東省農(nóng)科院生物育種協(xié)同創(chuàng)新中心課題等多個科研項目的資助。
原文連接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/gc/d2gc02345h
