蛋白质在固定金属离子亲和色谱中吸附与洗脱研究进展

介绍了固定金属离子亲和色谱(IMAC)吸附蛋白质的基本原理、蛋白质吸附与解吸的影响因素以及洗脱过程中需要注意的问题,并简述了IMAC今后研究的方向。

新型固定化铁离子亲和色谱整体柱的制备及评价

以N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺为功能单体,制备了含有高活性基团的整体材料基质。以次氨基三乙酸为配体,通过固载Fe3+,发展了一种固定化Fe3+亲和色谱(Fe-IMAC)整体柱的制备方法。该整体柱不仅对磷酸化肽具有很好的选择性,而且富集容量大、回收率高、重现性好。此外,利用该整体柱实现了牛奶蛋白质酶解产物中磷酸化肽段的选择性富集。本实验研制的Fe-IMAC整体柱有望用于磷酸化蛋白质组研究。

固定化金属离子亲和色谱法纯化猪铜锌超氧化物歧化酶

以Ｃｕ^（２＋）－Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ４Ｂ固定化金属离子亲和色谱法纯化猪铜锌超氧化物歧化酶，考察了不同的洗脱缓冲溶液及其ｐＨ对纯化效率的影响，显示了方法的有效性。

新型镍离子亲和色谱介质的制备及其性能考察

以氯甲基化聚苯乙烯交联微球(氯球)为载体基质、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂、N,N-二异丙基乙胺(DIEA)催化,将合成的Lys(Boc)-OEt、氯乙酸乙酯连接到微球上。经水解使羧基裸露,与Ni^(2+)螯合,制得新型镍离子亲和色谱介质。将其应用于His-Lys-Tyr三肽及Phe-His-Thr三肽纯化研究。以不含组氨酸的六肽作为杂质模型,用所制备的镍离子亲和介质进行分离。结果表明,所制备的镍离子亲和介质对两个含组氨酸的三肽具有很好的亲和作用,并实现了与不含组氨酸六肽的分离。

基于天冬氨酸的固定化金属离子亲和色谱材料用于磷酸化肽选择性富集

采用点击化学的方法将自然界中的天冬氨酸(aspartic acid)键合到硅球上(命名为Click Asp),并将Fe3+配位到Click Asp上,合成固定金属离子亲和色谱(IMAC)材料(Fe3+-Click Asp);采用红外光谱、X射线电子能谱和扫描电镜等表征证明Fe3+-Click Asp成功合成。将此IMAC材料用于蛋白质酶解液和牛奶中的磷酸化肽的富集,实现了磷酸化肽的高选择性富集。本研究为磷酸化蛋白质组学提供了新材料和新方法。

固定化金属离子亲和色谱研究进展

固定化金属离子亲和色谱是将过渡金属离子通过配体螯合在固相基质上,通过过渡金属离子与靶分子的组氨酸或半胱氨酸特异性结合形成相对稳定的复合物,最后以竞争性洗脱方式实现靶分子的富集与纯化,其核心为金属螯合亲和基质材料制备。具有亲和选择性高、生物兼容性好、可逆再生等优势,迄今已发展了40余年,广泛应用于靶分子的特异性富集、分离与纯化,本文综述了近3年固定化金属离子亲和色谱纳米材料、微球色谱基质、棉纤维、分子印迹材料、整体材料、共价有机骨架等方面的研究进展。

基于亲和色谱的肺癌细胞磷酸化蛋白质组研究及其应用

磷酸化是蛋白质翻译后修饰的重要形式之一,其异常往往会导致细胞内信号通路的紊乱和疾病的发生。固定化金属离子亲和色谱(IMAC)是磷酸化肽段的高效富集技术,在磷酸化蛋白质组研究方面应用广泛。该研究以金属钛离子(Ti^4+)螯合IMAC材料(Ti^4+-IMAC)为载体,进行磷酸化肽段富集。比较了10μm Ti^4+-IMAC通过振荡法和固相萃取法(SPE)富集磷酸肽的效果,发现振荡法可以富集到更多的磷酸肽;对比了两种尺寸(10μm和30μm)Ti^4+-IMAC在磷酸化肽段富集中的差异,发现小尺寸材料富集效果更佳。进一步采用优化的策略比较了不同转移能力肺癌细胞的磷酸化蛋白质组,免标记定量蛋白质组学结果表明,优化的Ti^4+-IMAC方法可以从正常的肺成纤维细胞MRC5、低转移肺癌细胞95C和高转移肺癌细胞95D中分别鉴定到510、863和1108种磷酸化蛋白质,其中317种为3组所共有。该研究共鉴定到1268种磷酸化蛋白质上的7560个磷酸化位点,其中1130个为差异磷酸化位点,文献报道显示部分异常表达的激酶与癌症转移密切相关。通过生信对比分析发现,异常表达的磷酸化蛋白质主要与细胞侵袭、迁移和死亡等细胞迁移方面的功能有关。通过优化磷酸化肽富集策略,初步阐明了磷酸化蛋白质网络的异常与肺癌转移之间的相关性,该方法有望用于肺癌进展相关的磷酸化位点、磷酸化蛋白质及其信号通路研究。

亲和色谱分离技术

亲和色谱是色谱分离技术的重要手段,具有高选择性、高活性回收率和高纯度等特点。综述简单阐述了亲和色谱的起源与发展,详细讨论了不同亲和色谱在不同领域的应用,并对该技术的应用前景进行了初步展望。

蛋白折叠液相色谱法复性和纯化大肠杆菌表达的重组人粒细胞集落刺激因子

用蛋白折叠液相色谱法(PFLC)对大肠杆菌表达的包涵体形式的重组人粒细胞集落刺激因子(rhG-CSF)进行了复性并同时纯化。用Cu2+-亚氨基二乙酸(IDA)Sepharose作为固定化金属离子亲和色谱的固定相。在低浓度脲存在下,以咪唑为洗脱剂,采用线性梯度洗脱rhG-CSF。该法仅通过一步PFLC分离,减少了复性过程中rhG-CSF的聚集,复性后的rhG-CSF的比活性为1.8×108IU/mg,纯度为97%,质量回收率为32%。

定量磷酸化蛋白质组解析17β-雌二醇致死效应的细胞调控过程

17β-雌二醇(E2)是人体内一种重要的内分泌激素,在生理浓度下(0.2~1.0 nmol/L)对生殖系统、乳腺等靶器官的生长发育起着重要的调节作用。但很多研究表明,高剂量(μmol/L~mmol/L)的E2能够诱导肿瘤组织消退和细胞凋亡,其具体调控机制尚不明确。本工作聚焦于高剂量(μmol/L)的E2致死效应,首先分析了μmol/L水平的E2对HeLa细胞表型的影响,发现在1~10μmol/L下E2以浓度依赖的形式抑制HeLa细胞增殖,并诱导HeLa细胞发生死亡,其中,用5μmol/L E2处理2天后可使约74%的HeLa细胞增殖受到抑制,并引起约50%的HeLa细胞死亡。在此基础上,为了探究高剂量E2诱导细胞死亡的内在调控过程,将基于固相萃取(SPE)的固定化钛离子亲和色谱技术(Ti 4+-IMAC)与基于数据非依赖采集模式(DIA)的蛋白质组定量技术结合,用于筛选HeLa细胞内参与高剂量(μmol/L)E2致死效应调控过程的磷酸化位点。最终,在5μmol/L E2和二甲基亚砜(DMSO)处理的HeLa细胞中共鉴定到超过10000个磷酸化位点;t检验分析发现,在E2处理后,有924个磷酸化位点(对应599个蛋白质)的丰度发生了显著变化(显著性水平(p)<0.01,|log 2(倍数变化)|≥1),推测其可能参与调控E2致死效应过程。此外,有453个磷酸化位点(对应325个蛋白质)仅单独发生在E2或DMSO处理后的HeLa细胞样品中,表明这些磷酸化位点在E2处理后发生了磷酸化或去磷酸化,也可能参与E2致死效应的调控过程。分别对以上两种方式筛选的E2调控的磷酸化蛋白质进行富集分析,发现这些磷酸化蛋白质主要参与细胞分裂、核糖体/核质转运、信使核糖核酸(mRNA)加工/剪接及转录等过程,表明高剂量的E2可能通过调控核糖体及mRNA加工等过程影响蛋白质转录,进而诱导细胞发生死亡。此外,我们发现表皮生长因子受体(EGFR)和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族蛋白(包括MAPK1、MAPK4和MAPK14)上多个磷酸化位点的修饰水平在高剂量E2处理后发生了明显变化,表明EGFR和MAPK信号通路可能在雌激素诱导的细胞死亡中起着重要调控作用。本实验得到的磷酸化蛋白质组定量结果有助于进一步了解高剂量E2的内在调控过程,为后续解析高剂量E2的作用机制及疾病的治疗提供了参考。

铜离子固定金属亲和色谱在生物大分子中的应用

铜离子固定金属亲和色谱作为一种有效的分析方法,已普遍应用于生物大分子的分离与纯化。本文从理论和应用两个方面就新型基质、螯合配体、色谱动力学、联用技术以及蛋白质分离纯化、复性等方面进行了评述。

掺Ni^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)金属离子聚合物对BSA的吸附性能研究

本文以丙烯酰胺作为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯作为交联剂、偶氮二异丁腈作为引发剂作为反应体系,分别向该体系中加入一定量的醋酸镍、醋酸铜和氯化锌以获得对蛋白质具有亲和力的活性位点,采用方便易行的热引发本体聚合方法制备了对蛋白质具有特异性吸附的三种掺金属离子聚合物,并通过透射电子显微镜和马尔文激光粒度仪对其进行了表征。随后用牛血清白蛋白(BSA)为蛋白质模型,考察了这三种掺金属离子聚合物对蛋白质的吸附性能。结果表明,这三种掺金属离子聚合物对蛋白质的吸附是由聚合物中的金属离子含量决定的,属于特异性的亲和吸附,且掺铜离子聚合物的吸附性能最强。

8-羟基喹啉-硅胶介质的合成及其在海水中痕量铅检测的应用

详细研究了以大孔硅胶为基质,一步合成8羟-基喹啉(8-HQ)型金属螯合色谱填料的方法,采用正交试验对合成方法进行了优化。与传统合成方法所得的填料进行了比较,从理化指标等方面来看,新的合成方法为佳。将该法用作微柱流动注射(FIA)在线分离、富集和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析流程中的固定相,对大洋海水中的痕量铅进行了在线分析,得到了较满意的结果。

氧化锆微球担体-8-羟基喹啉鳌合固定相的合成及其在痕量金属分析中的应用

以氧化锆微球为担体,通过mannich反应得到在氧化锆微球上键合8-羟基喹啉的痕量金属富集分离固定相,并对该固定相的键合金属离子能力进行了研究。以合成的氧化锆微球键合8-羟基喹啉金属鳌合固定相用作微柱流动注射(FIA)在线分离、富集和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析流程中的固定相,对大洋海水中的痕量铅和镉进行了在线分析,得到了较满意的结果。

二氧化锆微球键合8-羟基喹啉固定相的合成及其应用

以二氧化锆微球为担体,通过Mannich反应在二氧化锆微球上键合8-羟基喹啉,得到用于痕量金属富集分离的固定相,对该固定相的键合金属离子能力进行了研究。以合成的二氧化锆微球键合8-羟基喹啉形成金属螯合固定相,用作微柱流动注射(FIA)在线分离、富集和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)分析流程中的固定相,对海水中的痕量铅和铬进行了在线分析,得到了较满意的结果。

蛋白质组衍生肽段文库用于鉴定酪蛋白激酶2的底物模体

模体是蛋白质二级结构上的一种特征序列,激酶底物通常具有一类特征性的模体,识别底物模体对鉴定激酶底物具有重要意义。为了快速鉴定激酶底物模体,将全细胞蛋白质酶解液作为肽段文库的来源,采用碱性磷酸酶去除肽段的固有磷酸化后构建了用于筛选激酶底物模体的肽段文库。该肽段文库是大量非磷酸化肽段的混合物,将此混合肽段与酪蛋白激酶2和三磷酸腺苷作用30min后,通过固定化金属离子亲和色谱法富集磷酸化肽段,采用反相液相色谱-串联质谱分析,成功地鉴定到472条非冗余底物肽段,包含451个非冗余磷酸化位点,并由此得到底物模体S/T-D/E-x-D/E。该法能够快速准确地筛选出激酶底物模体,对研究激酶-底物识别以及信号转导过程具有重要意义。

人神经母细胞瘤的磷酸化膜蛋白质组分析

针对人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞系的磷酸化膜蛋白质组,发展了基于多酶酶解法结合杂化硅胶基质固定化钛离子亲和色谱(Ti 4+-IMAC)整体柱富集的分析策略。该方法通过对细胞裂解液进行超速离心,以及1 mol/LNaCl和0.1 mol/L Na2CO3顺序清洗,获得膜蛋白质组分。所提取的蛋白质分别经胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和胃蛋白酶平行酶解,产生的肽段经Ti 4+-IMAC整体柱选择性富集磷酸肽后,采用纳升级反相液相色谱分离和质谱鉴定,成功鉴定到43个磷酸化蛋白质,其中有14个定位于膜上。研究结果表明,采用该策略开展SH-SY5Y细胞系磷酸化膜蛋白质组学分析有望加速对该肿瘤的研究和相关潜在标记物的筛选。

基于MALDI-TOF MS的串联富集策略在磷酸化蛋白组学中的应用

提出一种除盐-富集串联用于磷酸肽富集研究的思路。选用C18柱和铈(Ⅳ)修饰的壳聚糖材料进行脱盐实验,以制备的基于聚合物基体螯合Fe3+的亲和色谱材料为富集材料。将直接富集和串联策略应用到标准品和血清中,研究结果表明,该富集材料具有高选择性和高灵敏度(1.6 fmol),铈(Ⅳ)修饰的壳聚糖材料前提下的串联策略能明显降低样品的复杂性。相比直接富集方法,能够提高磷酸化肽的覆盖率。

不同转移潜能的肝癌细胞系定量磷酸化蛋白质组学研究

目的研究具有不同侵袭转移能力的肝癌细胞系的磷酸化蛋白质组的动态变化。方法首先用含有重稳定同位素标记的精氨酸和赖氨酸的培养基对MHCC97-L进行重稳定同位素标记氨基酸的细胞培养(SILAC);用含有轻稳定同位素标记的精氨酸和赖氨酸的培养基对MHCC97-H进行SILAC标记。将完成标记的两种肝癌细胞系的蛋白质按照1∶1混合,并用trypsin进行溶液消化;对消化得到的肽段进行除盐,并通过固相金属离子亲和色谱(IMAC)的方法进行磷酸化肽段的富集。磷酸化肽段通过质谱进行检测,并通过MaxQuant进行鉴定和定量。最后通过Z检验进行统计学分析,并对差异调控的磷酸化肽对应的蛋白质进行基因本体(GO)分析和STRING网络分析。结果最终鉴定了918个磷酸化肽段,其中806个磷酸化肽段的磷酸化位点可以定位和定量。通过Z检验,共得到了91个磷酸化修饰水平发生变化的肽段,对应25个磷酸化蛋白质。通过对这25个蛋白质进行GO分析发现,细胞骨架重塑过程中的蛋白质在MHCC97-L和MHCC97-H中磷酸化修饰形式严重失调。通过STRING分析发现,NES和PRKCA处于网络的重要节点位置。结论细胞骨架重塑这一生物学过程与肝癌侵袭转移能力密切相关;参与细胞骨架重塑的NES蛋白和参与MAPK信号通路和黏合斑信号通路的PRKCA蛋白磷酸化修饰水平的变化是影响低转移潜能MHCC97-L细胞向高转移潜能细胞MHCC97-H变化的重要调控机制。

鸭血清转铁蛋白的分离纯化

用硫酸铵沉淀、火棉胶透析去盐，再经固定化金属螯合亲和色谱柱层析，经洗脱液（0．1mol／L氯化钠和20mmol／L咪唑）洗脱，火棉胶透析去盐得纯化的鸭血清转铁蛋白．鸭血清转铁蛋白在固定化铜离子亲和膜层析柱上的吸附率达到80％以上．考察了上样速度、pH值、温度对鸭血清转铁蛋白吸附率的影响．最佳操作条件为：上样速度为0．5～0．8mL／min、pH值控制在7～8、操作温度为室温，用硫酸铵沉淀法及固定化金属螯合亲和色谱法，能获得光谱纯的鸭血清转铁蛋白．