磷酸化修饰蛋白质组学分析技术平台首次搭建 突破研究瓶颈
发布时间：2022/12/2 9:03:24编辑：Ma Liang
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近日，广东省农业科学院农业生物基因研究中心联合加拿大约克大学、德国马普分子植物生理研究所的研究团队在Green Chemistry杂志发表一项研究成果。该团队首次搭建全自动在线磷酸化蛋白质组学分析技术平台，解决了磷酸化蛋白质组学研究的一大瓶颈。
蛋白质的磷酸化修饰是目前已知分布最为广泛的翻译后修饰。据估计，真核生物中有将近1/3的蛋白，能够在任何时候被磷酸化。磷酸化修饰在许多生物过程中起着至关重要的作用，目前已知的作用包括但不限于调控细胞膜功能、调控细胞内信号转导、调控转录过程、调控线粒体功能与能量代谢等。因此，磷蛋白和磷酸化位点的整体表征将有助于我们全面了解胞内代谢调控的分子机制。
液相色谱与串联质谱联用 （LC-MS/MS） 由于其高灵敏度和高通量能力，已成为综合蛋白质组表征的强大工具。然而，由于磷酸肽丰度低、电离效率低以及非磷酸肽的信号抑制，通过 LC-MS/MS 直接表征全细胞消化物中的磷酸肽通常是不切实际的。因此，在当前的磷酸化蛋白质组学中，质谱 （MS） 分析之前的靶向富集是必不可少的。
目前，已经开发了多种用于磷酸肽富集的材料，但这些通常涉及复杂的制造过程和高化学品消耗。此外，磷酸肽的富集是离线的，需要多个手动步骤，从而使其成为一个繁琐的工作流程，有机溶剂和塑料耗材的消耗量很大。随着磷酸化蛋白质组学向大规模任务的发展，迫切需要开发一种分析性能优异的策略，同时满足低试剂和耗材消耗的要求。
为解决这一问题，研究团队合成了一种新型的可重复使用的磷酸化捕获柱，用于在线富集磷酸肽，并进一步将其与商业nanoLC-MS/MS系统集成，建立了一个低成本、低浪费的自动化在线分析平台。在软件控制下，该平台可自动连续富集和分析一批生物样品中的磷酸肽，无需操作员干预。
它不仅获得了高磷酸位点覆盖率和重现性的结果，而且在表征具有不同磷酸化状态的肽方面表现出色，从而促进了新磷酸位点的发现。更重要的是，可重复使用的pho-trap柱和纳流装置中的在线富集极大地有助于减少耗材、溶剂的消耗并节省磷酸化蛋白质组学研究中的劳动力。
研究人员表示，随着磷酸化蛋白质组学向大规模研究的发展和低碳经济的到来，这种用于磷酸化蛋白质组分析的自动化在线平台有望在未来推动蛋白质磷酸化的研究。
蛋白质的磷酸化修饰是目前已知分布最为广泛的翻译后修饰。据估计，真核生物中有将近1/3的蛋白，能够在任何时候被磷酸化。磷酸化修饰在许多生物过程中起着至关重要的作用，目前已知的作用包括但不限于调控细胞膜功能、调控细胞内信号转导、调控转录过程、调控线粒体功能与能量代谢等。因此，磷蛋白和磷酸化位点的整体表征将有助于我们全面了解胞内代谢调控的分子机制。
液相色谱与串联质谱联用 （LC-MS/MS） 由于其高灵敏度和高通量能力，已成为综合蛋白质组表征的强大工具。然而，由于磷酸肽丰度低、电离效率低以及非磷酸肽的信号抑制，通过 LC-MS/MS 直接表征全细胞消化物中的磷酸肽通常是不切实际的。因此，在当前的磷酸化蛋白质组学中，质谱 （MS） 分析之前的靶向富集是必不可少的。
目前，已经开发了多种用于磷酸肽富集的材料，但这些通常涉及复杂的制造过程和高化学品消耗。此外，磷酸肽的富集是离线的，需要多个手动步骤，从而使其成为一个繁琐的工作流程，有机溶剂和塑料耗材的消耗量很大。随着磷酸化蛋白质组学向大规模任务的发展，迫切需要开发一种分析性能优异的策略，同时满足低试剂和耗材消耗的要求。
为解决这一问题，研究团队合成了一种新型的可重复使用的磷酸化捕获柱，用于在线富集磷酸肽，并进一步将其与商业nanoLC-MS/MS系统集成，建立了一个低成本、低浪费的自动化在线分析平台。在软件控制下，该平台可自动连续富集和分析一批生物样品中的磷酸肽，无需操作员干预。
它不仅获得了高磷酸位点覆盖率和重现性的结果，而且在表征具有不同磷酸化状态的肽方面表现出色，从而促进了新磷酸位点的发现。更重要的是，可重复使用的pho-trap柱和纳流装置中的在线富集极大地有助于减少耗材、溶剂的消耗并节省磷酸化蛋白质组学研究中的劳动力。
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