老问题，新思路：一种细胞全蛋白质组分析新方法

注：文末有研究团队简介 及本文作者科研思路分析

蛋白质组学研究领域发展迅猛且备受关注。但是蛋白质种类繁多、理化性质各异一直是影响鉴定结果中蛋白质组成真实性的主要因素。那么，有没有可能越过提取蛋白质样品这一关键环节，规避蛋白质理化性质的不同而形成对蛋白质提取的偏好性？近日，复旦大学的陆豪杰（点击查看介绍）团队建立了一种直接在细胞层面进行酶解处理的样品制备并应用于后续质谱分析的新方法。

自人类基因组计划提出以来，如何解释基因功能成为后基因组时代生命科学研究的核心命题之一。在此背景下，蛋白质组学技术应运而生，使人类得以从全局视角审视蛋白质相关的生物学机理，大大加速了人类对生命活动规律的认知过程。近年来，生物质谱的飞速发展极大推动了蛋白质组学领域的发展，然而生物质谱分析的样品制备环节一直是整个蛋白质组学分析流程中的瓶颈。传统的样品制备流程包括细胞裂解、蛋白质提取、蛋白质酶解、肽段提取、肽段除盐等步骤，这一冗长的样品制备流程极大限制了蛋白质组学技术的推广。

复旦大学陆豪杰团队建立了一种直接在细胞层面进行胰酶酶解处理的样品制备新方法。这一方法借助聚丙烯酰胺凝胶实现了直接在细胞层面进行细胞全蛋白质组的酶解和后续质谱分析。当细胞溶液被加入到含真空干燥的凝胶颗粒的离心管中，溶液中的细胞通过吸胀的方式进入凝胶颗粒中。嵌入在凝胶颗粒中细胞的蛋白质直接被胰酶酶解成肽段，随后送入质谱进行鉴定。由于细胞吸胀进入凝胶颗粒后直接进行胶内胰酶酶解，省去了传统方法中细胞裂解、蛋白质提取和蛋白质沉淀等额外步骤，大大降低了样品制备的繁杂性。

由于细胞中所有蛋白质都随着吸胀过程进入凝胶颗粒中，一些较难溶的蛋白质在胰酶的作用下变成易溶的肽段，因而无须额外加入去垢剂。由于摆脱了对去垢剂的依赖，这一方法可适用于诸多难溶性蛋白质和蛋白质翻译后修饰的研究。由于该方法对蛋白质的理化性质没有偏好性，保证了鉴定蛋白质组成的真实性和完整性。

这一成果近期发表在Chemical Communications 上，文章的第一作者是复旦大学博士研究生熊云。

该论文作者为：Yun Xiong, Ying Zhang, Jun Yao, Guoquan Yan, Haojie Lu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Direct digestion of living cells via a gel-based strategy for mass spectrometric analysis

Chem. Commun., 2017, 53, 1421-1424, DOI: 10.1039/C6CC08316A

陆豪杰博士简介

陆豪杰，复旦大学教授，博士生导师。1996年毕业于厦门大学化学系，获学士学位；2001年毕业于中科院兰州化学物理研究所，获分析化学博士学位；2001年于中科院上海有机化学研究所从事博士后研究；2003年起在复旦大学任职。

陆豪杰的研究兴趣是基于生物质谱的蛋白质组学新技术与方法的开发与应用研究。近年来，主持包括国家重点研发计划、国家自然基金重点项目和973课题等在内的国家及省部级项目十余项，在包括Nat. Immun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Mol Cell Proteomics、Anal. Chem.、J. Proteome Res. 等在内的学术期刊上发表SCI论文164篇，他引2700余次。2010年国家自然科学基金委“杰出青年基金”获得者，2014年入选科技部创新人才推进计划，2016年入选第二批“万人计划”领军人才。

http://www.x-mol.com/university/faculty/9645

科研思路分析

Q:这项研究的想法是如何产生的？

A:如今基于生物质谱蛋白质组学技术的应用越来越广泛。如何通过创新实验方法，提高这一技术的可移植性至关重要。然而，蛋白质组学样品制备流程过于繁琐，在一定程度上阻碍了这一技术的进一步推广。我们开展这一研究的初衷就是要建立一种更加简化的样品制备方法，从而促进蛋白质组学技术更广泛的应用。

Q:研究中遇到的主要挑战在哪里？

A:这一研究的主要挑战在于所获得的大量数据如何进行系统的分析，进而实现对新方法可靠、客观的评估。

Q:这项研究成果有哪些可能的应用或社会效应?

A:这一研究成果对于分析生命体中复杂的蛋白质组成和变化有较强的借鉴意义，有利于更加快速和真实地了解生命体中蛋白质的组成和变化，有利于更好地从蛋白质角度了解生理和病理过程。

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