蛋白質降解技術!

2020-11-29 百泰派克生物

為什麼要對蛋白質進行降解?

現代質譜儀能夠以相當高的精度測定完整蛋白質的分子量。那麼我們為什麼不簡單地通過測量完整蛋白質的質量來進行蛋白質組學分析呢?而是通過蛋白降解技術將大的蛋白質片段降解為小的多肽片段呢?

有三個主要原因:1,儘管質譜(MS)儀器很好用,但它們產生的測量結果仍有誤差。蛋白質的質量越大,誤差的絕對值就越大。這些誤差造成的較高不確定性,使得測量結果不夠精確,無法進行準確識別。此外,不同的翻譯後修飾使基於質量的賦值更加複雜。2,並不是所有的蛋白質都能經得起完整的質量測定,比如對質量很大的疏水性蛋白質進行質量測定就非常困難。3,完整蛋白質質量測定的靈敏度不如肽質量測定和肽串聯質譜分析的靈敏度。由於這些原因,目前通過分析完整的蛋白質來進行蛋白質組學研究是不太現實的。

關於為什麼選擇分析多肽而不分析蛋白質還有另外兩個原因。首先,現代質譜儀可以對多肽進行高精度的質量測定,還可以獲得相關數據,從而確定肽的序列,質譜儀非常適合用於分析肽。其次,從多肽質譜分析中獲得的數據可以直接與從蛋白質和核苷酸序列資料庫中獲得的蛋白質序列進行比較。通過比較肽質譜數據和資料庫信息來確定蛋白質特性的這種搜索算法的一個關鍵因素是要了解某些蛋白水解酶在特定的位點將蛋白質降解成多肽。

理想的蛋白質降解技術是在特定的胺基酸殘基上切割蛋白質,產生與質譜分析最相容的片段。一般來說,長度約為6-20個胺基酸的肽片段是質譜分析和資料庫比較的理想選擇。短於約6個胺基酸的肽通常太短,無法在資料庫搜索中產生唯一的序列匹配。另一方面,在串聯質譜分析中,很難從超過20個胺基酸的肽中獲得序列信息。因此,蛋白質降解的目標是為質譜分析生產儘可能多且長度最佳的肽。

蛋白質降解技術常用蛋白酶有哪些?

自然界中已經進化出各種各樣的蛋白酶來完成對高等生物進行蛋白質重塑這個任務,當然這個過程基本上是永無止境的。蛋白質組學分析中真正需要的是那些穩定、特性良好和具有明確特異性的酶。這些酶必須具有一定的數量和高純度,並且必須足夠穩定,可以在各種情況下應用。目前,有不少能滿足這些要求的蛋白酶已被用於蛋白質組分析中。上表中總結了蛋白質組分析中最廣泛使用的蛋白酶及其裂解特性。下期文章中,小編會對表中的各種蛋白酶的主要特性做概述。

本文由百泰派克生物科技整理編輯。

百泰派克生物科技基於質譜,提供蛋白質質譜鑑定/質譜分析服務:樣品前處理-蛋白還原烷基化後使用高度特異性的蛋白酶進行蛋白樣品水解,獲得多肽片段;上機分析-通過納升級色譜(nano-flow)結合高解析度質譜,在最高的靈敏度下對肽段進行分離並使用超高解析度質譜儀採集肽段質譜數據;資料庫檢索-結合樣品物種對應的蛋白質資料庫對成千上萬張質譜圖進行分析(使用Uniprot資料庫,每月更新一次資料庫,以確保訪問最新數據),從而實現樣品中蛋白的蛋白質質譜鑑定。

相關焦點

  • 東京大學和衛材針對靶向蛋白質降解技術開發和新藥研發的研究合作
    東京大學和衛材針對靶向蛋白質降解技術開發和新藥研發的研究合作 -設立社會合作項目「發現蛋白質降解藥物」東京大學(校長:Makoto Gonokami,「東京大學」)與衛材株式會社(總部:東京,CEO:內藤晴夫,「衛材」)近日宣布,已創建一個針對靶向蛋白質降解技術開發和新藥研發的合作項目
  • 東京大學和衛材宣布針對靶向蛋白質降解技術開發和新藥研發的研究...
    東京2020年10月23日 /美通社/ -- 東京大學(校長:Makoto Gonokami,「東京大學」)與衛材株式會社(總部:東京,CEO:內藤晴夫,「衛材」)近日宣布,已創建一個針對靶向蛋白質降解技術開發和新藥研發的合作項目,並設立社會合作項目「發現蛋白質降解藥物」。
  • 2015蛋白質修飾與降解論壇圓滿落幕
    2015年6月10日 訊 /生物谷BIOON/--2015年6月5日,由生物谷主辦的2015蛋白質修飾與降解論壇在上海波斯特酒店圓滿閉幕蛋白質的修飾與降解,和生命活動以及各種人類疾病密切相關,這一領域已成為全球生物醫學界關注的焦點。蛋白質的糖基化修飾、磷酸化修飾、乙醯化修飾、泛素化修飾、亞硝基化修飾等,是蛋白在生物代謝過程中的重要裝備,對研究疾病具有重要意義。蛋白質的正確的修飾對於蛋白降解也非常重要,從而保證生命活動的正常循環。
  • 了解靶向蛋白質降解的抗性機制
    傳統藥物主要作為抑制劑起作用,通過與可接近的口袋結合來攻擊導致癌症的疾病相關蛋白質。遵循這一策略,只有約20%的蛋白質在化學上是可尋址的,因此一些最相關的靶標無法進行治療開發。TPD基於通常稱為「降解劑」的小分子,其通過將泛素E3連接酶重新導向我們想要消除的蛋白質來誘導蛋白質的降解。換句話說,利用細胞的泛素蛋白酶體系統(UPS),這是我們身體尋找和破壞受損蛋白質的自然方式。到目前為止,TPD主要是從結構角度進行研究。Georg Winter在CeMM的實驗室專注於識別和機械地理解對小分子降解物敏感性的遺傳決定因素。
  • 科學網—蛋白質部分降解新機制被揭示
  • 2015蛋白質修飾與降解論壇今在滬隆重開幕
    來自科研及醫療領域的科學家及醫生學者們共聚一堂,對蛋白質修飾與降解的最新研究進展進行交流探討。本次會議為期兩天,本次會議邀請了上海交通大學醫學院的程金科教授、軍事醫學科學院放射與輻射醫學研究所的張令強研究員、北京大學生命科學學院鄭曉峰  教授、中國科學院動物研究所李衛研究員等眾多領域專家。
  • 【中國科學報】蛋白質部分降解新機制被揭示
    中科院上海生物化學與細胞生物學研究所趙允研究組、張雷研究組在與加拿大多倫多大學教授Chi-chung Hui進行合作研究的過程中,揭示了一種新的蛋白質部分降解機制。相關研究成果日前在線發表於學術期刊《發育細胞》。據介紹,蛋白質的泛素化降解作為一個重要的調控機制參與了細胞內的多種生命活動。
  • 科學時報:蛋白質降解諸多難題等待破解
    其中包括:明確和及時認識許多酶作用物降解的模型、導致疾病發病機制系統中的失常機理等等。」    20世紀60~80年代,大多數生命科學家將注意力集中於核苷酸與編碼信息翻譯的研究,蛋白質降解這一領域被忽略。以色列生物化學專家阿龍·西查諾瓦卻選擇蛋白質的降解問題作為自己的研究方向,他獨闢蹊徑,發現了被稱作「死神之吻」的蛋白質死亡機理。
  • 金堅/魏文毅聯合團隊《科學》子刊:光誘導蛋白質精準降解
    他們的研究表明,生物體以其獨有的智慧,利用細胞內一種叫做E3連接酶的蛋白質,識別體內的有害蛋白質,並將「泛素」這種多肽標記到需要降解的蛋白質上。帶有泛素標籤的蛋白質會被細胞內的蛋白酶體識別並降解,實現了細胞內有害蛋白質的精準降解。
  • 發現可調控蛋白質降解的「腳手架」
    蛋白質是生物體最重要的組成物質之一。在細胞內,各種蛋白質的產生、摺疊主要在內質網(endoplasmic reticulum ,ER)上進行。
  • 我院肖仕課題組揭示蛋白質降解途徑對話調控ABA信號的新機理
    蛋白質的合成與降解平衡,是真核生物細胞維持正常生命活動的關鍵。植物細胞內,蛋白質的降解主要通過泛素-26S蛋白酶體(ubiquitin-proteasome system)、液泡分選(endosomal sorting)和自噬(autophagy)等途徑來進行。目前,植物細胞三種蛋白質降解途徑各自的生理功能和作用機理已較為清晰,而對於不同蛋白質降解途徑之間的交互對話機制所知甚少。
  • 人工神經網絡在蛋白質降解基礎上預測幹醃火腿多元品質的應用
    degradation》,該文研究了幹醃火腿加工過程中蛋白質降解和品質變化,建立了基於蛋白質降解的多元品質預測模型 。  研究亮點  * 幹醃火腿加工過程中蛋白質發生顯著降解;  * 通過電子仿生技術,分析幹醃火腿品質特性;  * 藉助神經網絡系統,構建基於蛋白質降解的火腿多元品質預測模型。
  • 植物內質網相關蛋白質降解機制
    蛋白質泛素化修飾是一種重要的蛋白質翻譯後修飾,主要通過影響蛋白穩定性、活性、亞細胞定位及蛋白之間的相互作用等在植物生長發育和適應各種環境的過程中發揮重要功能。內質網相關蛋白質降解(ERAD)系統通過內質網膜上的泛素耦聯酶(E2)和泛素連接酶(E3)組分將非正確摺疊或修飾的蛋白質進行泛素化修飾,並將這些被泛素化修飾的蛋白轉運至細胞質中由26S蛋白酶體識別和降解。
  • 睿躍生物(Cullgen)將出席第五屆藥物化學和蛋白質降解峰會
    (原標題:睿躍生物(Cullgen)將出席第五屆藥物化學和蛋白質降解峰會)
  • 中山大學研究揭示不同蛋白質降解途徑互作調控ABA信號的新機理
    Plant Cell | 中山大學肖仕課題組揭示不同蛋白質降解途徑互作調控ABA信號的新機理蛋白質的合成與降解平衡是真核生物細胞維持正常生命活動的關鍵。植物細胞內,蛋白質的降解主要通過泛素-26S蛋白酶體(ubiquitin-proteasome system)、液泡分選 (endosomal sorting) 和自噬 (autophagy) 等途徑來進行。目前,植物細胞三種蛋白質降解途徑各自的生理功能和作用機理已較為清晰,而對於不同蛋白質降解途徑之間的交互作用機制所知甚少。
  • 復旦大學魯伯壎團隊:降解技術新概念
    PROTAC分子通過拉近靶蛋白和E3連接酶的距離從而提高靶蛋白的泛素化效率,進而誘導蛋白酶體系統對靶蛋白進行降解。但PROTAC存在一定局限性,如該方法依賴特定E3連接酶,限制其在某些細胞中的應用,其分子量普遍偏大,成藥性存在一定問題,另外泛素-蛋白酶體途徑對聚集蛋白質或者大的蛋白質的降解無能為力。
  • 抗體-PROTAC偶聯物:細胞靶向的蛋白質降解新技術
    在這篇文章中,作者開發了一種細胞選擇性的PROTAC技術。通過將抗體和PROTAC分子偶聯,作者合成了抗體PROTAC偶聯物,該抗體PROTAC偶聯物能夠特異性地降解特定細胞中靶標蛋白,實現PROTAC技術在細胞或組織層面的選擇性。  PROTAC技術最早於2001年開發,該技術利用體內泛素-蛋白酶體系靶向降解特定蛋白。
  • 蛋白酶體和氧化蛋白的降解:第二部分,蛋白質的氧化和蛋白酶體的降解
    上半部分顯示了一些蛋白質在氧化應激下的細胞中所發生的不同修飾。 可逆的氧化修飾(綠框):可以被細胞的酶促機制逆轉。可逆修飾主要存在於半胱氨酸和蛋氨酸殘基中。蛋氨酸亞碸(MethSO)可被蛋氨酸亞碸還原酶Msr-A(針對S -立體異構體)和Msr-B(針對R-立體異構體)還原;二者均以硫氧還蛋白(Th-(SH)2)為還原劑,之後Th-(S-S)被硫氧還蛋白還原酶以NADPH消耗的方式還原為Thr-(SH)2 ;半胱氨酸的氧化在蛋白質中引起分子內或分子間的交聯(二硫化物)。
  • 今日《自然》子刊:靶向蛋白質降解技術助力攻克三陰性乳腺癌
    隨著早期篩查技術和綜合治療技術的發展,乳腺癌的療效得到顯著的改善。根據美國國立癌症研究所(NCI)的數據,乳腺癌的五年存活率已達89.9%。儘管這一數字十分可觀,但其中一種亞型——「三陰性乳腺癌(TNBC)」卻仍舊存在預後差、復發率高、存活率低的問題。這類病例佔全部乳腺癌患者的12%~20%。
  • Edman降解法進行蛋白質序列測定的效率
    蛋白質測序流程(圖片來源:百泰派克)隨著技術的進步,現在對樣品進行序列分析速度已經大大加快,Edman測序法一個循環的反應時間減少到了後者可用於捕獲從聚丙烯醯胺凝膠中轉移的蛋白質,這是一種快速分離複雜混合物的方法,常常用於樣品準備過程。舉一個簡單的例子,當樣品裡只有一個目標肽,而樣品中存在不同處理方法獲得的同一種蛋白質,或不同蛋白質時。該混合樣品中的組分如果含量不同,當已知其中一個組分的序列信息,就能夠將目標肽從混合物中分離出來。亦或者經過不同處理的蛋白質,產生了移碼或延遲重複等現象時也能被發現。