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分析技巧加速蛋白质研究

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威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员发现了一种新的方法来加速识别蛋白质的主力仪器。高速技术可以帮助早期诊断癌症,并指出治疗各种疾病的新药。

蛋白质是生物学的重要组成部分,用于肌肉,大脑,血液和荷尔蒙。如果基因是蓝图,图案上的蛋白质就是生命的锤子和钳子。

蛋白质不仅数量众多 - 人类有超过十万种 - 但每一个都有一个复杂的结构,决定其在生物领域的确切功能。正如猫和袋鼠的组织可以通过研究其遗传密码的个别“字母”来区分,通过查看组成所有蛋白质的氨基酸亚基,可以将蛋白质A与蛋白质B区分开来。

计算和识别蛋白质的最快方法是使用质谱仪,一种通过质量测量化合物的精确仪器。化学和生物分子化学教授Joshua Coon说:“质谱是现代生物学的重要组成部分,大多数人用它来研究蛋白质的变化。

由于质谱仪价格昂贵,而且蛋白质数量众多且无处不在,因此化学家们最近学会了将样品加倍,以便在一次运行中比较正常组织和患病组织。

当好的组织变坏时,知道蛋白质如何变化表明出了什么问题。

现在,Coon在一次加工过程中翻了一番,可以同时运行多达20个样本。新出版物的第一作者,研究生亚历山大·赫伯特(Alexander Hebert)说,“自然方法”(Nature Methods)杂志中描述的这个新过程已经开始了。

Hebert说:“与威斯康辛州发现研究所的John Denu一起工作,我们正在研究那些生活在有或没有热量限制的老鼠身上。已知热量限制可以增加许多动物的寿命,科学家们渴望解开解释寿命延长的生物化学途径。 “这些小鼠中的一些已经失去了与代谢有关的某种基因,所以我们一次比较四种类型的组织。我们可以看看大脑,肝脏或心脏,问问,蛋白质的丰度是如何变化的?“

Coon和Hebert已经使用这种新技术同时进行了6次分析。但实际上可以批量生产20个,Coon说。

原始加倍过程的关键是在氨基酸中插入“标签”,使蛋白质的质量稍有不同。标签是同位素 - 化学相同的原子,具有不同的质量。

要准备两个样品,一个会收到一个含有普通同位素的氨基酸,以及其他特殊的较重的同位素。结果 - 化学性质相同但质量不同的蛋白质可以在质谱仪中轻松识别。

由Coon和Hebert撰写的新的杂志报道描述了一种使用从更广范围的同位素构建的氨基酸的方法,所述氨基酸将预期具有相同的质量,但不是因为它们的一些质量已经转化为能量来保持原子核一起。没有这种能量,带正电荷的蛋白质就会相互排斥,原子核就会被破坏。这种转化为结合能的质量损失很小,可以在现在安装在校园里几个实验室的新型超精密质谱仪中检测到。

新技术的质量差异超过了现有加倍技术的质量差异1000倍以上,但它足以从6个理论上计算和鉴定蛋白质,理论上20个样品一次。研究人员去年秋天申请了一项专利,并将权利授予威斯康星州校友研究基金会(Wisconsin Alumni Research Foundation)。

Coon说蛋白质的研究是生物学的前沿,所以很容易设想使用更快,更便宜的分析工具。 “我们可以从100个不同的肿瘤细胞中寻找蛋白质差异。蛋白质可能会揭示你 在这个看似相同的癌症中处理五或十个不同的综合征,这可能提示更适合个体的治疗。如果比较正常组织和肿瘤组织中的蛋白质,可能会发现特定的蛋白质浓度非常高,或者以某种方式被修饰。你可能会发现一种蛋白质,可以帮助更快地诊断这种癌症。或者 - 这是真正的薪酬污垢 - 你可能会发现一种对癌症至关重要的蛋白质,它将成为新药的理想靶点。“

来源:威斯康星大学麦迪逊分校

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