蛋白质组学和蛋白质分析
固相化学辅助MALDI-TOF质谱源后衰变技术对2D-胶银染蛋白质点的鉴定
陈平1   聂松1   谢锦云1  梁宋平1*   彭聪2   李桂源2*
1、湖南师范大学生命科学学院,长沙,4100812、中南大学湘雅医学院肿瘤研究所,长沙410078


摘要 利用-甲基异脲氢硫酸(O-methylisoureahydrogen sulfate)修饰2D-胶上胰蛋白酶原位酶切后产生的Lys-肽,使其具有Arg-肽的特性,提高质谱测定的灵敏度,然后用化学试剂3-磺酸丙酸N-羟基琥珀酰胺脂(3-sulfopropionic acid NHS-ester)修饰Lys-肽及Arg-肽, 修饰的产物在进行PSD测序时能得到单一的y+离子系列。有利于蛋白质酶解片段序列的从头解析,为2D-胶上蛋白质点的准确鉴定提供有力的依据;该方法应用于鼻咽癌细胞2D-胶银染蛋白质点的取得可靠结果。

     在蛋白质组的研究中,对于2D-胶分离的蛋白质点的鉴定一般采用肽质量指纹图(PMF)分析方法。但是PMF分析往往遭遇多种候选蛋白质的取舍问题,因而导致模棱两可的鉴定。

     为了增加蛋白质鉴定的可信度,获得一段蛋白质酶解肽片段内部序列信息通常是非常重要的。近年来,随着MALDI-TOF质谱源后衰变(POST SOURCE DECAY,PSD)技术的改进和以及蛋白质数据库搜寻软件的发展,利用MALDI-TOF质谱进行肽片段内部序列测定已成为一种流行的方法。但是,PSD技术仍然有着裂解的离子片段信号较弱以及碎片离子峰较复杂的缺点。为了克服这些缺陷,本文用O-甲基异脲氢硫酸修饰Lys-肽,再用化学试剂3-磺酸丙酸N-羟基琥珀酰胺脂修饰Lys-肽及Arg-肽后进行PSD序列测定,并将该方法应用于2D-胶分离的银染蛋白质点胰蛋白酶酶解肽片段的内部序列测定,得到清晰准确的结果。

1 材料和方法
1.1 材料

    O-甲基异脲氢硫酸(O-methylisoureahydrogen sulfate)、3-磺酸丙酸N-羟基琥珀酰胺脂(3-sulfopropionic acid NHS-ester)、Lys-肽(HGTVVLTALGGILK)、Arg-肽(ADSGEGDFLAEGGGVR)包含在Amersham Bioscience公司的CAF-MALDI sequencing kit 中;C18ZipTipTM 为美国Millipore公司产品。
1.2 方法
1.2.1 样品的衍生

(1)赖氨酸侧链基团的保护  取2ud 0.5 mol/LO-甲基异脲氢硫酸和8od 0.25 mol/L 碳酸钠(ph 11.7)混合, ZipTip吸入此混合液使之与ZipTip头上的样品进行反应。  
(2)N端的磺酸化  新鲜溶解3-磺酸丙酸N-羟基琥珀酰胺

 

脂于0.25 mol/L碳酸氢钠缓冲液(pH 9.4)中,制备成浓度为0.1 g/ml 的溶液,取10 ud对ZipTip头上的样品进行磺酸化反应。
1.2.2 MALDI-TOF分析样品制备   取0.5 ud 样品点于分析板上,再取0.5 ud 新鲜制备的饱和CHCA溶液(5 g/L)覆盖于样品上,空气中自然干燥后测定质谱。
1.2.3 MALDI-TOF质谱测定   反射模式和源后衰减(PSD)模式均为正离子检测。

2  结果和讨论
2.1  样品的固相衍生

     样品的固相衍生分为两步,由于C端为 Lys的肽(Lys-肽)在质谱中的信号较弱,而C端为Arg的肽(Arg-肽)在质谱中的信号较强,故首先用化学试剂O-甲基异脲氢硫酸专一性地修饰Lys的£-氨基发生胍基化反应生成高精氯酸,增加质谱分析的灵敏度;另外也可避免Lys的£-氨基在下一步反应中被磺基化。接着用3-磺酸丙酸N-羟基琥珀酰胺脂修饰样品的N端,其N端接上一个磺酸基团,此时引入了一个负电荷到肽段的N端.在进行质谱分析时,若要形成正电荷模式,样品质子化过程中需引入两个质子到肽片段上,其中一个主要位于肽片段的C端,另一个则在肽骨架上游动帮助肽链断裂.经修饰后的样品在低能的PSD模式下也非常容易断裂,且只在肽键处断裂,即只得到b+和y+系列离子;而在b+离子C端的正电荷被b+离子N端的磺酸负电荷中和后整个肽段呈中性,在质谱分析中不会出现信号,只有带正电荷的y+离子系列方能被检测。
2.2 样品的PSD测序
     选取模式肽Arg-肽在修饰后的PMF峰PSD顺序,所得结果见图1(A)。同时,对未经修饰的肽片段进行了PSD测序,所得结果列于图1(B)。由图可见,未经修饰的肽片段的PSD图谱较为复杂,片段离子峰既包含a+、b+、c+系列离子,

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