盘点蛋白质组学研究各环节的新技术应用|thunder|细胞|翻译|蛋白|蛋白质

Proteome（蛋白质组）

这个词汇由Wilkins和Williams于1994首次提出，是对应于基因组概念提出的。蛋白质组指在特定的时间和空间上，一个细胞或一个组织基因组所表达的全部相应蛋白质，包括各种亚型及蛋白质翻译后修饰。

多组学（Multi-Omics）

两种或两种以上组学研究方法，如蛋白质组或代谢组等，对生物样本进行系统研究，同时将各组学的数据加以整合分析并充分挖掘生物学信息。丹纳赫生命科学拥有一系列的蛋白组学方案，从精确捕获、精密提取、精准测量和数据分析等方面进行广泛而深入的解析。

精确捕获

蛋白质组学方法已广泛应用于生命科学研究，常见生物样本类型包括细胞、体液和组织等。细胞水平方面，贝克曼库尔特生命科学的流式细胞仪可通过高通量的细胞分选，对特定细胞进行精确筛选和富集。CytoFLEX SRT桌面型流式细胞分选仪汇集了智能、简化、自动建立和保持分选液流等众多优点，使得细胞分选更加轻松与准确，让科研工作者更加专注于科学研究本身。CytoFLEX SRT 分选仪最高配有 15 个荧光检测器，支持复杂的分选逻辑，可对4路液流使用不同的分选模式，包括捕捉其他液流中被丢弃细胞的能力，提高细胞的回收率和分选后存活率。

图1 CytoFLEX SRT 桌面型流式细胞分选仪

针对于需要观察活细胞的蛋白质组学用户，徕卡的THUNDER Imager 3D Live Cell（3D活细胞培养显微成像系统）采用创新的 Computational Clearing 技术，能够实时有效去除非焦平面的模糊信息，使 3D 样品在基于摄像头的荧光显微镜上依然能高质量地采图。高通量可实现更好的统计和工作流程效率，为您的3D细胞培养试验实现自动化，高效研究新一代疾病模型，能助您对肺器官等大体积样品进行高速成像。通过THUNDER Imager定义和标记的细胞，无缝对接激光显微切割技术，完成样品显微雕刻。

图2 THUNDER Imager 3D Live Cell

和 THUNDER Imager 3D Cell Culture

以全电动DMi8显微镜、量子载物台、高度灵敏的 DFC9000 GTC摄像头以及多谱线高光强的荧光LED 光源为基础，经过优化，可对 3D 细胞培养物进行快速精确的多位置、多通道成像。

图3 左：培养的皮层神经元（宽场原始数据）

右：使用THUNDER Imager 3D Cell Culture摄取

徕卡系统的高灵敏度可确保低光毒性和低淬灭，全面优化条件以实现更高的图像质量。活体代谢过程极快，尤其对于单细胞维度而言。如今大多数的活细胞成像实验都是在高速成像系统上完成的。THUNDER系统与活体流动保持一致速度来成像细胞进程。

图4 衍生自肺泡干以及祖细胞的小鼠肺器官

样品特别感谢：德国巴德瑙海姆 (Bad Nauheim)，马克斯·普朗克心肺研究所 (MPI)，Pumaree Kanrai 博士

图5 THUNDER Imager 3D 匹配的应用领域

精密提取

蛋白质样品需要进行前处理，从而减少人为降解和修饰，并且尽量多的释放肽段。整个过程可以分为以下步骤：先从组织、体液或细胞中提取蛋白质，拿到蛋白混合溶液（根据你的研究目的，可以对蛋白先做分离，或者不分离），接下来还原烷基化（还原的过程是将蛋白的二硫键打开，然后烷基化可以修饰巯基，防止游离的巯基再生成二硫键）处理，并酶解成肽段。质谱是一个非常灵敏的仪器，它检测的是多肽的质荷比，但所有的盐类以及所有会进行离子化的杂质，都会干扰到质谱对肽段的检测。贝克曼库尔特的Biomek i7 自动化工作站旨在优化蛋白质样品前处理工作流程并增加中高通量实验室的操作效率。

图6 蛋白质组质谱分析样品前处理流程

图7 Biomek i7自动化工作站前处理程序与板位

精准测量

蛋白质是由不同氨基酸连接形成的多聚体，并且通过正确折叠为一个特定构型，执行特定的生物学功能。氨基酸序列的特定位置可以与化学基团共价结合，发生蛋白质翻译后修饰，这些翻译后修饰会导致蛋白的结构和功能发生改变，所以需要对蛋白的分子量、肽段覆盖率、翻译后修饰等进行检测。SCIEX 质谱产品包括三重四极杆质谱、三重四极杆复合线性离子阱质谱、高分辨质谱等，适用于多组学研究领域。SCIEX LC-MS/MS系统拥有多项专利技术，利用全新设计的高能检测器，提升液质联用定量分析的灵敏度、准确性。无论分析的化合物质量高低、极性正负，均能体验到这些显著优势。只需一次进样，就能得到可靠的分析数据。

图8 蛋白质组学研究流程

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蛋白酶解 Nat Rev Mol Cell Biol. 2010 Nov; 11(11): 789-801.

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数据采集

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蛋白定量、统计分析

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生物学分析（基于质谱的蛋白质组学方法发现COVID-19不同严重程度标志物）

Cell Syst. 2020 Jul 22; 11(1): 11–24.e4.

图9 高分辨质谱ZenoTOF™ 7600系统

对于研究蛋白质空间组学，徕卡的Cell DIVE 超多标组织成像分析整体解决方案将为您提供很大助力，这是基于抗体标记的超多标技术，用于研究肿瘤微环境中的空间细胞生物学结构和功能。只需一个组织切片就可以提供上千个数据点，解析度达到单个细胞水平。

Cell DIVE超多标组织成像分析整体解决方案包括经严格验证的350+抗体资源库，高灵敏度高特异性地应用于Cell DIVE循环染色成像。抗体验证的方法可以帮助您找到合适的抗体以及实验条件，快速地开展超多标成像分析的实验。抗体库中的每种抗体都经过严格的三步验证过程：（a）评估在FFPE上的表现性能；（b）确定其最佳的染色条件以及是否可用作直标抗体；（c）探究由于Cell DIVE流程中染料失活过程而产生的抗原效应。