突破傳統(tǒng)邊界:高通量技術在蛋白質(zhì)序列與結構鑒定中的應用
生命的奧秘往往藏于微觀世界。蛋白質(zhì),作為生物體內(nèi)的工作機器,其序列與結構的特征在很大程度上決定了其功能。因此,高精度鑒定蛋白質(zhì)的序列和結構,對于理解生命現(xiàn)象以及疾病的發(fā)生、發(fā)展具有至關重要的意義。近年來,隨著高通量技術的發(fā)展,我們有了更多有效的工具來解析蛋白質(zhì)的這些特性。
一. 蛋白質(zhì)序列的鑒定
蛋白質(zhì)序列是由20種氨基酸以特定順序排列形成的。每種蛋白質(zhì)的序列都是由其編碼的基因決定的。鑒定蛋白質(zhì)序列的常用技術主要有以下幾種:
1.質(zhì)譜法
通過測定蛋白質(zhì)或多肽片段的質(zhì)量/電荷比(m/z)來確定蛋白質(zhì)序列。其中液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)是最常用的質(zhì)譜方法。通過酶解,蛋白質(zhì)被分解成多肽,然后通過質(zhì)譜獲取多肽的m/z,再通過數(shù)據(jù)庫匹配來鑒定蛋白質(zhì)序列
2.Edman降解法
通過逐步移除蛋白質(zhì)N端的氨基酸并進行鑒定,可以獲得蛋白質(zhì)的氨基酸序列。然而,由于此方法只適用于較短的多肽,且步驟繁瑣,所以在實際應用中有一定的局限性。
二、蛋白質(zhì)結構的鑒定
蛋白質(zhì)的三維結構是其功能的物理基礎,因此蛋白質(zhì)結構的鑒定對于理解蛋白質(zhì)的功能至關重要。常見的蛋白質(zhì)結構鑒定技術包括:
1.X射線晶體學
通過測定X射線通過蛋白質(zhì)晶體時的衍射模式,可以推導出蛋白質(zhì)的原子級別的結構。這是目前最為常用且精確的蛋白質(zhì)結構鑒定方法。
2.核磁共振(NMR)
通過測定原子核在磁場中的共振信號,可以獲取到蛋白質(zhì)在溶液中的動態(tài)結構信息。
3.冷凍電鏡(Cryo-EM)
通過在低溫下獲取蛋白質(zhì)復合物的電子微圖,并通過后續(xù)的圖像處理,可以重建出蛋白質(zhì)復合物的三維結構。近年來,隨著冷凍電鏡技術的飛速發(fā)展,其在蛋白質(zhì)結構鑒定中的應用越來越廣泛。
高通量技術的發(fā)展讓我們有了越來越多的方法來鑒定蛋白質(zhì)的序列和結構,不僅提高了我們的研究效率,也加深了我們對生命過程的理解。在未來,隨著科技的不斷進步,我們將有可能解析出更多、更復雜的蛋白質(zhì)結構,揭示生命的更多奧秘。
