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比較蛋白質(zhì)組學(xué)常用方法

一:雙向電泳法

原理:雙向電泳一次可以從細(xì)胞、組織或其它生物樣本中分離上千種蛋白質(zhì),凝膠上的斑點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著樣品中的蛋白質(zhì),且各種蛋白質(zhì)的等電點(diǎn),分子量和含量的信息都能通過質(zhì)譜鑒定和軟件分析獲得。因此其在蛋白質(zhì)組分析、疾病標(biāo)志物檢測、細(xì)胞差異分析、藥物開發(fā)、癌癥研究等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。

優(yōu)點(diǎn):

(1)經(jīng)典方法、應(yīng)用范圍廣、適用于各類材料;

(2)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠,可大規(guī)模多個(gè)樣本篩選和分析。

二:雙向熒光差異凝膠電泳(DIGE)法

原理:DIGE — 雙向熒光差異凝膠電泳,利用熒光染料(Cy2, Cy3, Cy5)能與蛋白質(zhì)賴氨酸的氨基反應(yīng)而使蛋白質(zhì)被標(biāo)記,標(biāo)記后蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)和分子量基本不受影響,等量混合標(biāo)記好的蛋白質(zhì)后進(jìn)行雙向電泳,蛋白質(zhì)表達(dá)量的變化則通過不同熒光的強(qiáng)度來體現(xiàn)。

優(yōu)點(diǎn):

(1)高效性,同一塊凝膠上可以電泳兩個(gè)樣品,減輕了工作量;

(2)與常規(guī)銀染相比靈敏度更高;

(3)檢測動(dòng)態(tài)范圍更大;

(4)定量精確, 采用內(nèi)標(biāo)而消除了膠與膠之間的實(shí)驗(yàn)誤差;

(5)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,ImageMaster7.0(DIGE)軟件可以得到統(tǒng)計(jì)學(xué)可信的結(jié)果,降低了操作者之間的偏差。

三:化學(xué)標(biāo)記法—iTRAQ定量方法

原理:iTRAQ試劑是可與氨基酸末端氨基及賴氨酸側(cè)鏈氨基連接的胺標(biāo)記同重元素。在質(zhì)譜圖中,任何一種iTRAQ試劑標(biāo)記不同樣本中的同一蛋白質(zhì)表現(xiàn)為相同的質(zhì)荷比。 在串聯(lián)質(zhì)譜中,信號(hào)離子表現(xiàn)為不同質(zhì)荷比(113-119,121)的峰,因此根據(jù)波峰的高度及面積,可以鑒定出蛋白質(zhì)和分析出同一蛋白質(zhì)不同處理的定量信息。

優(yōu)點(diǎn):

(1)靈敏度高,檢測限低,可檢測出低豐度蛋白;

(2)分離能力強(qiáng),分析范圍廣,iTRAQ可以對(duì)任何類型的蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定,包括高分子量蛋白質(zhì)、酸性蛋白和堿性蛋白,膜蛋白和不溶性蛋 白;

(3)高通量:同時(shí)對(duì)8個(gè)樣本進(jìn)行分析,提高了實(shí)驗(yàn)通量,可同時(shí)對(duì)多個(gè)時(shí)間點(diǎn)或不同處理的蛋白質(zhì)進(jìn)行分析;

(4)結(jié)果可靠:定性與定量分析結(jié)果更加可靠;

(5)自動(dòng)化程度高:液相與質(zhì)譜連用,自動(dòng)化操作,分析速度快,分離效果好。

四:化學(xué)標(biāo)記法—ICAT法

原理:ICAT試劑結(jié)構(gòu),包括3個(gè)部分,SH反應(yīng)集團(tuán), biotin標(biāo)簽,同位素臂,試劑具有兩種形式:重型(含8個(gè)氘)和輕型(不含氘),來源不同處理的蛋白質(zhì)分別用重型ICAT試劑和輕型ICAT試劑標(biāo)記,標(biāo)記后等量混合,胰蛋白酶酶切,親和純化得到ICAT標(biāo)記的多肽,質(zhì)譜分析,依據(jù)MS質(zhì)譜峰圖強(qiáng)度進(jìn)行定量,MS/MS鑒定肽段。

優(yōu)點(diǎn):

(1)它不能用于標(biāo)記不含半胱氨酸或半胱氨酸含量低的蛋白質(zhì);

(2)ICAT分子量相對(duì)較大(約500Da),與蛋白質(zhì)連接后可能會(huì)造成分子的空間位阻;

(3)ICAT分子量相對(duì)較大(約500Da),由于在MS分析中標(biāo)簽仍保留在每個(gè)肽上,使得在碰撞誘導(dǎo)解吸(CID)條件下,很容易被片段化,那么標(biāo)簽特異化的片段離子就會(huì)使串聯(lián)質(zhì)譜分析標(biāo)記肽段的過程復(fù)雜化;

(4)ICAT分子量相對(duì)較大(約500Da),這對(duì)小肽而言是一個(gè)較大的修飾物,會(huì)增加數(shù)據(jù)庫搜索的復(fù)雜性;

(5)標(biāo)記時(shí)通常需要延長時(shí)間來保證ICAT與蛋白質(zhì)充分結(jié)合,這可能會(huì)造成賴氨酸、組氨酸、色氨酸、酪氨酸發(fā)生氨基酸局部衍化。

五:代謝標(biāo)記法—15N標(biāo)記法

原理:在培養(yǎng)基中添加15N,細(xì)胞經(jīng)過若干代培養(yǎng)后,蛋白質(zhì)將完全被同位素標(biāo)記,等量混合標(biāo)記與沒有標(biāo)記同位素的樣本、液相色譜和SDS-PAGE分離,質(zhì)譜鑒定和定量。根據(jù)質(zhì)譜譜圖中成對(duì)峰的面積之比可判斷出同一肽段在不同樣品中的含量變化,根據(jù)二級(jí)譜圖對(duì)肽段進(jìn)行序列測定從而鑒定蛋白質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn):

(1)高效性:15N標(biāo)記法是體內(nèi)標(biāo)記技術(shù),標(biāo)記效率可高達(dá)95%;

(2)重現(xiàn)性:降低由于樣品制備不同而造成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)差異;

(3)靈活性:在培養(yǎng)基中添加同位素標(biāo)記15N ,操作方便。

六:代謝標(biāo)記法—SILAC法

原理:SILAC即細(xì)胞培養(yǎng)條件下穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)(Stable isotope labeling with amino acids in cell culture,SILAC),其基本原理是在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí),采用含有輕、中、重同位素型必需氨基酸的培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng),用于SILAC主要的穩(wěn)定同位素氨基酸是Lys和Arg, 細(xì)胞在傳代培養(yǎng)過程中同位素氨基酸將被細(xì)胞用于合成蛋白質(zhì),細(xì)胞經(jīng)傳代培養(yǎng)5-6代后,細(xì)胞的所有蛋白質(zhì)將被同位素標(biāo)記,等量混合標(biāo)記的蛋白質(zhì)后經(jīng)過SDS-PAGE分離和質(zhì)譜分析,通過比較一級(jí)質(zhì)譜圖中三個(gè)同位素型肽段的面積大小進(jìn)行相對(duì)定量,同時(shí)二級(jí)譜圖對(duì)肽段進(jìn)行序列測定從而鑒定蛋白質(zhì)。

優(yōu)點(diǎn):

(1)高效性:SILAC是體內(nèi)標(biāo)記技術(shù),標(biāo)記效率可高達(dá)100%;

(2)定量精確:線性范圍廣,降低由于樣品制備不同而造成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)差異;

(3)高通量、靈敏度高:可同時(shí)鑒定并定量數(shù)百至數(shù)千種蛋白質(zhì),且檢可測測到納克級(jí)水平;

(4)相容性:可以對(duì)多種在DMEM或RPMI 1640培養(yǎng)基中能夠培養(yǎng)的細(xì)胞或細(xì)菌中表達(dá)的蛋白進(jìn)行標(biāo)記;

(5)靈活性:在缺乏L-賴氨酸和L-精氨酸的培養(yǎng)基中添加同位素標(biāo)記的這兩種氨基酸,操作方便。

標(biāo)簽:

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