葛瑛:解决难溶性蛋白问题的革新性新方法——Azo

【字体: 时间:2019年04月16日 来源:生物通

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  新方法有望解决难溶于水的蛋白质难以研究的问题。

  

生物通报道:我们知道,DNA和基因组是生命的蓝图。但生命功能的具体执行者是根据基因组指令制造的蛋白质,这是生物体的基本要素,为所有细胞提供分子构建模块,也是治疗的关键靶标。

构成人体的蛋白质有许多不同种类,科学家们也一直在进行广泛研究。但由于一些蛋白质难溶于水,因此研究受限,重要的是存在于细胞膜中并作为极大潜力新药靶标的蛋白大多都是难溶于水的蛋白。

为此,来自威斯康星大学麦迪逊分校的一组研究人员展开了深入探索,他们报告了一种能将这些蛋白转化为水溶性蛋白,以便进行质谱分析的新方法。

这一研究成果公布在4月15日的Nature Methods杂志上,由威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛(Ying Ge)领导完成。

“生物体中大约三分之一的蛋白质是膜蛋白,它们在许多生物过程中发挥着重要作用,占细胞中‘可药用’靶标高达三分之二的比率”,葛瑛表示。

而且蛋白质会由于衰老,疾病甚至治疗发生变化,如果能了解这些蛋白,就能帮助我们掌握疾病或病症的过程,深入了解分子水平上发生的变化。

科学家开发了多种研究蛋白质的方法,例如质谱技术,目前的质谱技术已经可以帮助研究人员准确测量蛋白质分子的分子量,揭示蛋白质序列和修饰的细节。

但在研究过程中,大家还是必须首先加入表面活性剂,洗涤剂,将蛋白质从细胞或组织样品中提取出来。然而,传统的表面活性剂会干扰蛋白质的质谱分析。葛瑛研究组希望能找到符合三个关键标准的试剂:水溶性和快速降解、强有力的表面活性剂、与全蛋白质谱相兼容。

为了能从细胞和组织中提取膜蛋白进行分析,他们设计并筛选了大量化合物,从中找到了一种“可光裂解(photocleavable)”的表面活性剂——Azo。

Azo的功能与常规表面活性剂非常相似,只是在表面活性剂分子的中间加入了可以通过简单紫外线照射被破坏的化学键。在进行质谱分析之前,可以通过暴露于光来裂解键,这样Azo就会分裂,仅留下蛋白质分子。

葛瑛说:“Azo能够对整个蛋白质进行有效的质谱分析,开辟了研究膜蛋白质的新道路”,这在以前来说简直就是天方夜谭。这种方法改善了整个蛋白质‘自上而下'的质谱研究方式,从而能够对来自同一基因的多种蛋白质形式进行鸟瞰!这些信息对于理解生物系统和破译疾病机制具有重要意义。

这是具有光可切割键的工程化分子首次用于全蛋白质分析。值得注意的是,Azo合成很方法,可以用作取代最常用的表面活性剂。

威斯康星州校友研究基金会已就这一新技术提交了专利申请。

(生物通)

作者简介:

葛瑛

葛瑛教授1997年毕业于北京大学,2002年在康奈尔大学获得博士学位,而后在美国著名制药公司辉瑞公司做药物研发。2006年,葛教授加入美国威斯康辛大学,组建质谱系并担任主任,2015年获得终身教授职位,目前已发布高影响因子论文96篇,担任美国强磁场中心顾问和美国质谱协会董事,并且是NIH、AHA、NSF、NASA等多个基金委员会的评委,以及包括Science、Nature、PNAS等多个顶级科学杂志的审稿人。

原文标题:

A photocleavable surfactant for top-down proteomics



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