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为解决固体界面固定底物影响酶与底物接触、降低反应效率的问题,研究人员开展均相质量编码法检测多重蛋白激酶活性的研究。用 TiO?-MBs 捕获磷酸肽产物,经胰蛋白酶切割后用 UHPLC-MS/MS 分析,对 PKA 和 HER2 检测效果良好,该策略简便、灵敏、特异,具临床应用潜力。
在生命科学领域,蛋白质激酶作为催化蛋白质磷酸化这一重要翻译后修饰的关键酶,在基础代谢过程和细胞信号通讯中扮演着举足轻重的角色。然而,其异常活性往往与多种疾病紧密相连,特别是在癌症等重大疾病中,特定蛋白激酶不仅可作为生物标志物,还能成为新型抑制剂药物研发的分子靶点。因此,精准检测激酶活性,尤其是实现多重靶点的同时检测,在生化研究、临床诊断以及疾病分类中具有至关重要的意义。
目前,传统的激酶活性检测方法虽能提供可靠的测量手段,但在多重活性分析方面存在明显局限。例如,依赖抗体识别磷酸肽的方法(如 ELISA)以及基于标记物质的比色、发光等检测技术,大多难以直接拓展至多重分析。质谱(MS)技术虽具备高通量分析且无需额外标记的优势,却面临着磷酸化产物电离效率低和信号抑制等问题,严重影响检测灵敏度。此外,现有方法中肽底物和酶在固体界面(如电极、磁珠、纳米材料等)的固定化,会阻碍酶与底物的充分接触,降低反应效率,无法真实反映体内游离状态下的酶活性。
为突破这些瓶颈,国内研究人员开展了一项针对多重激酶活性检测的创新性研究,相关成果发表在《Analytica Chimica Acta》。
研究人员采用的主要关键技术方法包括:利用设计含编码序列和底物区域的肽段,在均相缓冲液中直接进行激酶催化的磷酸化反应;借助二氧化钛包被磁珠(TiO?-MBs)特异性捕获磷酸肽产物;通过胰蛋白酶切割释放肽质量编码区域;运用超高效液相色谱 - 串联质谱(UHPLC-MS/MS)对激酶类型和活性进行定性与定量分析。
结果
- 线性关系与检测限:以蛋白激酶 A(PKA)和人表皮生长因子受体 2(HER2)为模型靶点,编码序列与内标的峰面积比分别在 HER2 的 1.0?100 ng mL-1和 PKA 的 0.2?20 U mL-1范围内呈线性关系,检测限分别为 0.46 ng mL-1和 0.033 U mL-1。
- 实际应用:该策略在抑制分析和细胞裂解物中的激酶活性测定中展现出良好的实用性。
结论与讨论
本研究开发的均相质量编码策略,无需底物固定化,使肽底物以游离状态存在,模拟体内环境,显著提高了酶反应效率。通过巧妙设计的肽序列作为质量编码,结合 TiO?-MBs 的高效捕获和 UHPLC-MS/MS 的高分辨分析,实现了多重激酶活性的便捷、灵敏且特异的检测。该方法不仅简化了检测流程,还为激酶活性分析提供了更真实可靠的手段,在临床诊断、药物研发等领域具有广阔的应用前景,为多重生物标志物的检测开辟了新的技术路径。