Nat. Methods | 光切割表面活性劑:膜蛋白質組的福音

2021-03-01 王初課題組

    大家好，本周推薦一篇新發表在Nature Methods上的Brief Communication，文章的通訊作者是來自University of Wisconsin–Madison的Ying Ge教授，該課題組主要的研究方向是開發代謝組學和Top-down的蛋白質組學方法，並將其應用於生物學問題的研究。在本文中，作者開發了一個新的光切割的表面活性劑，可以非常高效的用於膜蛋白質組的分離和質譜檢測。

    雖然蛋白質組學的方法在過去的近二十年中取得了長足的進步，然而有很多問題依然存在，其中一個非常重要的問題就是對於膜蛋白質組的鑑定方法還有著很大的不足。造成這一問題最主要的一個原因是膜蛋白由於其水溶性差的原因，需要使用特殊的表面活性劑來進行提取，而常用的如SDS這樣的表面活性劑由於其自身帶電荷的原因，會在質譜檢測是極大的壓制蛋白質或肽段的信號。而使用特殊的步驟去除表面活性劑的步驟又會造成樣品的損失。因而有必要開發一種新型的表面活性劑來解決這一問題。

    在該文章中，作者設計了一個含有高效的光切割位點的表面活性劑4-hexylphenylazosulfonate（簡稱Azo）。Azo可以在UV光照下以極快的速度（數十秒內）分解為4-hexylphenol, 4-hexylbenzene, nitrogen 和hydrogen sulfate。因而整個實驗的設計流程就是，首先使用Azo來將膜蛋白溶解並提取，而後使用UV光照分解Azo分子，釋放出蛋白質，之後進行樣品製備送入質譜檢測。首先作者比較了Azo與不使用表面活性劑及使用其他幾種表面活性劑（SDS，一種常用於native MS的DDM，以及此前發展的可被緩慢切割的SDS衍生物MaSDeS）時對膜蛋白的提取效率。在使用HEPES buffer首先去除掉可溶性蛋白後（E1和E2），分別使用不同的條件來提取膜蛋白，可以看到使用Azo可以明顯的提高對膜蛋白的提取效率，基本與SDS和MsSDeS一致，而DDM就差很多。此外，當進行質譜檢測（ubiquitin）時，可以看到SDS完全抑制了蛋白的信號，MaSDeS也極大的抑制了蛋白的信號，而Azo的蛋白信號則保留的相對完整。

    總體來說，作者認為Azo是目前為止能夠兼顧提取效率+質譜鑑定效率的唯一的表面活性劑。最後，當應用於top-down蛋白質組進行檢測時，作者可以鑑定到非常多的膜蛋白，以ATP synthase 為例，所有的亞基均可以被鑑定到。儘管作者在文中只是陳述Azo在top-down蛋白質組當中的應用，但是究其本質來說應該對於bottom-up蛋白質組應該可以有很好的應用，來提高對膜蛋白的鑑定。

本文作者：JG

文章連結：https://www.nature.com/articles/s41592-019-0391-1.pdf

文章引用：DOI：10.1038/s41592-019-0391-1

相關焦點

  • 表面活性劑的介紹
    溶於液體後，具有使表面張力顯著降低作用的物質，稱為表面活性劑。由於其分子內存在著親水性部分和疏水性部分，因此表面容易吸附；另外在一定濃度以上時，則形成稱為膠粒的分子團。親水性、疏水性兩部分之比，是決定表面活性劑性質的重要因素，所以以此作為表示親水、疏水平衡的數量夫系。
  • 環保型氟碳表面活性劑在水成膜泡沫滅火劑中的應用
    以自主合成的GF9S()2NH(CH2)2Br新型短碳鏈氟表面活性劑為核心成分，通過與陰離子表面活性劑(1—己烷磺酸鈉)按一定比例配伍形成復配液，添加十二烷基二甲基甜菜鹼(BS—12),脂肪醇聚氧乙烯醚葡糖苷(AEG)、黃原膠等添加劑製備出了一種非全氟辛基磺酸/全氟辛酸(PFOS/PFOA)類水成膜泡沫滅火劑
  • 表面活性劑與皮膚的作用
    這些都催生出了溫和清潔的剛性需求，而這個需求肯定是建立在研究清潔產品中的最主要的成分—表面活性劑與皮膚作用的機理上，所以這個綜述文獻主要總結了：1.  表面活性劑與蛋白質、皮膚脂質包括皮膚表面脂質和角質層細胞間脂質的相互作用2.  表面活性劑滲透進入皮膚的機理3.
  • 幾種表面活性劑對滅火劑性能的影響研究
    水成膜滅火劑(AFFF)是目前泡沫滅火劑中效果最好的滅火劑」,但由於其核心成分為氟碳表面活性劑，對環境造成很大汙染，氟碳表面活性劑具有難降解的特點
  • 表面活性劑在各行業中的應用
    七、表面活性劑在採礦、煤炭工業中的應用礦物經過開採、富集達到一定品位才能冶煉、生產出各種金屬原料。一般，礦物開採出後均需進行選礦富集處理。選礦的方法很多，有浮遊選礦法（簡稱浮選法）、萃取選礦法、膜分離選礦法、磁性選礦法和微生物選礦法等。
  • 表面活性劑在個行業中的應用
    七、表面活性劑在採礦、煤炭工業中的應用礦物經過開採、富集達到一定品位才能冶煉、生產出各種金屬原料。一般，礦物開採出後均需進行選礦富集處理。選礦的方法很多，有浮遊選礦法（簡稱浮選法）、萃取選礦法、膜分離選礦法、磁性選礦法和微生物選礦法等。
  • 表面活性劑的自組裝
    在極低濃度下表面活性劑（兩親分子）就能自發地吸附到氣/液界面或油/水界面，形成定向單分子層。當水溶液中表面活性劑的濃度達到一定值時，界面吸附達到飽和，這時為了使親油基儘可能地脫離水環境，兩親分子在水溶液中自發地形成以親水基朝向水、親油基處於內部的聚集體，這一過程稱為自組裝。
  • 氟碳表面活性劑在石油消防中的應用
    金瑞恒生產的水成膜泡沫滅火劑氟碳表面活性劑與適當的碳套表面活性劑復配，再與發泡劑、親水性非離子表面活性劑、螯合劑、抗凍劑等助劑組合，就成了水成膜泡沫滅火劑。雖然水膜的相對密度較油類的大，但加入氟碳表面活性劑後，水溶液的表面張力降低，水在油上的鋪展係數大於零，從而可以迅速鋪展在油麵上。
  • 表面活性劑在鋁封閉液中的應用
    關於粉霜的形成有幾方面的原因:①去離子水較純淨，在氧化膜表面的潤溼性較差，而且溫度較高，容易造成在氧化膜表面生成大量的水合物。②封閉液中帶進了有害雜質離子。③膜孔中溶解出的Al3+擴散到膜表面發生水化反應，形成網狀粉霜[2]。總之，粉霜主要是由於氧化膜表面的氧化鋁水合物所致。因此，要想除去粉霜必須阻止或減緩膜表面的水化反應。
  • 白雲區表面活性劑廢水處理_廣州科理環保客戶至上
    白雲區表面活性劑廢水處理，廣州科理環保客戶至上，主要產品有：1、各類生物填料和曝氣裝置；2、一體化處理設備：可應用於50m3/日、100m3/日、200m3/日、250m3/日、500m3/日農村、醫療、生活汙水處理；3、過濾器系統：多介質過濾器、高效纖維過濾器；4、高級氧化技術：紫外消毒裝置、光催化殺菌消毒裝置、臭氧光催化高級氧化反應器等
  • Minute TM 無表面活性劑的動物細胞/組織總蛋白提取試劑盒
    描述：無表面活性劑的動物細胞/組織總蛋白提取試劑盒，由優化細胞裂解液和0.6 ml離心管柱組成，能夠迅速從動物細胞（昆蟲/哺乳動物等）和組織（無脊椎動物和脊椎動物）中提取無表面活性劑的總蛋白。試劑盒中的裂解液不含任何表面活性劑和EDTA。
  • 「工業味精」表面活性劑,在化妝品中有什麼用?
    表面活性劑種類很多，按極性基團的解離性質分類，可分為陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑和非離子表面活性劑。①陰離子型表面活性劑是應用最廣泛的一類合成洗滌劑，它的組成和肥皂相似，溶於水時形成具有表面活性作用的陰離子。
  • 表面活性劑表面(界面)張力的分析檢測方法
    我國國家標準規定了採用拉起液膜法及滴體積法測定表面張力及界面張力。    影響表面張力的因素很多，因此，測定表面張力時需注意以下幾個方面：①溶液要恆溫。通常，溫度升高，表面張力降低。1拉起液膜法(GB 5549—90)    拉起液膜法適用於表面活性劑有機溶液和含有多種表面活性劑的混合液以及純液體或溶液的表面張力的測定。
  • 艾膚科普丨表面活性劑的百科小知識
    表面活性劑的分類根據表面活性劑的來源和性質，可以將化妝品用表面活性劑分為天然表面活性劑和合成表面活性劑兩大類2.合成表面活性劑與天然表面活性劑相比，人工合成的表面活性劑具有顯著的降低兩相界面張力的作用，其來源豐富，品種繁多，價格較低。
  • 各類表面活性劑及應用介紹
    1 .陰離子表面活性劑 　　（1）烷基苯磺酸鹽 　　烷基苯磺酸鹽成產或消耗量在合成表面活性劑中佔首位。LAS具有出色的表面活性，它的基本作用是降低汙垢與物體表面結合力，促使汙垢脫離物體表面，還可防治汙垢再沉積。對棉、羊毛和絲的吸附量分別為0.05-0.07g/g，0.25-g/g、0.32-0.48g/g，對顆粒汙垢、蛋白質汙垢和油性汙垢皆有顯著去汙效果；對天然纖維上的顆粒汙垢的洗滌作用更好，其去汙力歲溫度的升高而增強，對蛋白質汙垢的洗滌作用高於非離子表面活性劑，其泡沫豐富，是與配製高泡沫產品。
  • 乾貨:不可不知的表面活性劑的基本理論知識(二)
    ②表面黏度決定泡沫穩定性的關鍵因素在於液膜強度，而液膜強度主要決定於表面吸附膜的堅固性，以表面黏度為其量度。實驗證明，表面黏度較大的溶液所生成的泡沫壽命較長。這是因為表面吸附分子間的相互作用導致膜強度增大，從而提高泡沫的壽命。
  • 表面活性劑-兩性離子表面活性劑
    兩性離子表面活性劑，是指分子結構中既有陽離子親水基團，又有陰離子親水基團的一類表面活性劑。
  • 乾貨:不可不知的表面活性劑的基本理論知識(三)
    當加入陰離子表面活性劑時，由於陰離子表面活性劑能同時提高汙垢質點及固體表面的負表面電勢，使它們之間的排斥力更為增強，因而，質點的黏附強度更加降低，汙垢更易於除去。非離子表面活性劑在一般帶電的固體表面上都能產生吸附，儘管不能明顯改變界面電勢，但吸附的非離子表面活性劑往往在表面上形成一定厚度的吸附層，有助於防止汙垢再沉積。
  • 《Nature Methods》年度技術盤點——定向蛋白質組學技術
    2012年，定向蛋白質組學技術(targeted proteomics)榮膺《自然-方法》年度生命科學技術。　　定向蛋白質組學是基於質譜技術快速檢測目標蛋白的技術，該技術具有靈敏度高、重複性好的特點。基於質譜的鳥槍蛋白質組學研究是將蛋白質酶解，片段化成肽片段進行質譜分析。
  • 表面活性劑應用現狀和發展趨勢
    在整個工業領域之中,表面活性劑可以作為參考工業發達的重要指標,表面活性劑的應用現狀和發展趨勢是社會廣泛關注的熱點內容,所以本文針對表面活性劑展開探究和討論。表面活性劑能夠導致溶液體系的界面狀態發生明顯的變化,是一種具有高性能的物質。