Cell论文详解!新办法可检测卵白质组程度上的功效变动

2021年2月10日讯/BIOON/---在一项新的研讨中，来自瑞士苏黎世联邦理工学院的研讨职员对现有的学技术进行了年夜幅度的改良，如许他们就可以捕获到卵白的一切功效改动。他们的研讨为将这些功效改动作为对象摊平了路途。相关研讨成果近期颁发在Cell期刊上，论文题目为“Dynamic 3D proteomes reveal protein functional alterations at high resolution in situ”。

图片来自Cell, 2021, doi:10.1016/j.cell.2020.12.021。

在生物细胞中，卵白无处不在：这些性命的基石发扬着有数的紧张功效。一团体体细胞在任何时分都包括数千种分歧的卵白，每种卵白往往同时存在数百个乃至数千个。

近年来，迷信家们曾经胜利地使用丈量仪器来全面捕获这种微小的多样性。如今，可以一次性挑选细胞、器官乃至整个无机体来记载整个卵白质组，换句话说便是一切的卵白品种以及每种卵白的数目。传统的卵白质组学技术还可以确定每个卵白品种的品貌若何随情况前提的变动而变动。

挑选未能发现许多功效变动

但直到当初，尺度的卵白质组挑选还无奈同时检测到许多产生在细胞中并招致卵白功效变动的分子变乱。

这些变乱包含卵白自身的化学变动，如磷酸化，以及与其他卵白或分子的互相作用。如许的分子变乱很紧张：细胞中的许多进程，如旌旗灯号级联反馈，往往完整依赖于各类分子变乱，而不是卵白程度的调整。这使得细胞可能应用其现有的一组卵白分子十分迅速地顺应新的情况，而不用制作新的分子。

使功效变动可以丈量

这使得苏黎世联邦理工学院分子传授Paola Picotti和她的研讨团队猜想，构造变动可以作为一切招致卵白功效变动的各类分子变乱的指标。

Picotti团队改良了一种现有的卵白质组图谱绘制办法，如许他们就可以同时检测到卵白的一切这种功效变动，直至末了的细节。

正如他们在这项研讨中所报道的那样，他们如今曾经胜利地实现了这项任务。他们的新办法让人们可以在原位，即间接在细胞液中，丈量许多酶活性分子的互相作用和化学修饰。

笼罩率年夜幅进步

为了使用它们作为分子变乱的指标，这些研讨职员丈量了样本中存在的卵白构造。他们同时丈量它们的数目。Picotti说，“如许一来，咱们就能捕获到年夜多半影响卵白功效的变乱---笼罩率年夜幅添加。”

几年前，Picotti为这种新办法奠基了根底。她和她的共事们使用一种叫做无限卵白水解质谱（limited proteolysis mass spectrometry, LiP-MS）的技术，可能比拟容易地探测细胞质或活检体液等生物样本中年夜量卵白的构造。这也使得她可能记载统一种卵白的分歧构造。

让卵白成为更好的

为了测试这种新的LiP-MS办法，Picotti和她的共事们细心察看了三个欠缺的体系。他们发现这种办法不仅能捕获到一切已知的功效变动，还能发现曩昔未知的变乱。Picotti说，“这象征着咱们如今可以检测到更多的产生变动的生物进程，而不仅仅是丈量卵白品貌。”这使得卵白、它们的产生变动的构造和它们的功效在将来更能够用作无效的。

这些研讨职员测试他们的设法主意的一种办法是让细胞接受盐钳制。在短光阴后，这些细胞启动了一条特别的旌旗灯号通路来应答它们地点情况中盐浓度的添加。当这条旌旗灯号通路被激活时，一些卵白产生磷酸化，而另一些卵白则与其他的分子互相作用，然而还有一些卵白则改动了它们的活性。这招致卵白酶的构造产生了改动，从而也改动了它们的功效。

Picotti团队发现，在中存在的统共3500种分歧类型的卵白中，有300多种卵白在此次试验中改动了形态，而此中只有30种卵白质的品貌产生了变动。Picotti说，“这象征着细胞不会为了应答长久的新刺激或急性应激而发生特殊多的卵白，相反，它们会重塑现有的卵白并批改它们的功效。”

一旦这种盐钳制被降服，遭到重塑的卵白分子可以复原到原来的状态。是以，跟着光阴的推移，细胞中的卵白数目坚持相称稳定。这对细胞来说是个好新闻，这是由于发生新的分子必要年夜量的光阴和能量。相比之下，重塑它们只要要几秒钟和很少的能量。

有出路的对象

Picotti曾经展开了一个研讨名目，在人类疾病上测试该办法。她和她的共事们未来自帕金森病患者的几百份样本与安康人的样本进行了比拟，以便在卵白构造上寻觅这种疾病的。

Picotti的初步论断是，“在这种环境下，单凭卵白的数目是没有诊断作用的。”年夜多半卵白在安康人和患病者中的含量年夜致雷同。然而，当这些研讨职员寻觅“统一种卵白的分歧构造时，环境仿佛更有愿望。泛滥卵白在从患者身上采集的样本中显示出构造的改动，这标明这种办法有愿望成为一种对象。不外，它是否也可以作为晚期检测的伎俩，还有待摸索。

这些研讨职员曾经为他们的办法申请了专利。专攻卵白质组学的bioognosys公司曾经允许了这种办法，并胜利地将其作为一种贸易服务，用于阐发药物开辟样品中的卵白构造变动。这种新办法也惹起了学术界的极年夜趣味。Picotti说，“我每周都邑收到好几个国外研讨员的恳求，看看我的试验室可否阐发他们的样品。但咱们无奈知足一切这些恳求，这是由于咱们没有如许的才能。”（100医药网 100yiyao.com）