天然內(nèi)源性環(huán)境中，蛋白質(zhì)之間或蛋白質(zhì)與其他分子之間相互作用，發(fā)生翻譯后修飾及細(xì)胞基質(zhì)環(huán)境變化影響，都會進(jìn)一步影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)信息的變化在傳統(tǒng)的蛋白質(zhì)組學(xué)分析流程中并不能有效獲取，一方面因?yàn)榈鞍踪|(zhì)提取過程中常規(guī)表面活性劑的加入影響了結(jié)構(gòu)信息，另一方面也缺乏高通量有效的技術(shù)來進(jìn)行規(guī)?；鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)變化的研究。 有限蛋白水解(LiP)和質(zhì)譜技術(shù)結(jié)合的LiP-MS技術(shù)，超越簡單的蛋白質(zhì)組定性和定量研究，能夠提供蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)改變、折疊和穩(wěn)定性、聚集和分子相互作用的信息，洞悉生理或病理狀態(tài)下內(nèi)源性蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變，為研究提供全新的角度。

案例一：LiP-MS鑒定帕金森病新型標(biāo)志物

帕金森病（PD）是一種流行的神經(jīng)退行性疾病，需要強(qiáng)有力的生物標(biāo)志物。眾所周知，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)影響功能，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化的全局分析是否能深入了解帕金森病的病理生理學(xué)，并找到結(jié)構(gòu)變化疾病生物標(biāo)志物？2022年10月，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員將LiP–MS技術(shù)用于PD患者和健康供體的腦脊液 (CSF) ，鑒定到76 種結(jié)構(gòu)改變的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)在 PD 中被錯(cuò)誤調(diào)節(jié)的過程中富集，并且一些蛋白質(zhì)還在 PD 腦樣本中顯示出結(jié)構(gòu)變化。將這些標(biāo)志物用于區(qū)分健康與帕金森病患者，發(fā)現(xiàn)CSF 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)信息優(yōu)于豐度信息

，

并提高了標(biāo)志性 PD 蛋白質(zhì) α-突觸核蛋白的 CSF 測量的區(qū)分性能。該研究表明，對人類結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組的分析可以指導(dǎo)疾病新結(jié)構(gòu)生物標(biāo)志物的開發(fā)。

文章標(biāo)題：

Global, in situ analysis of the structural proteome in individuals with Parkinson’s disease to identify a new class of biomarker

發(fā)表雜志：

Nature Structural & Molecular Biology

影響因子：

16.8

案例二：Lip-MS揭示衰老相關(guān)腦脊液蛋白質(zhì)豐度和結(jié)構(gòu)變化

腦脊液（CSF）蛋白及其結(jié)構(gòu)與衰老和神經(jīng)退行性疾病有關(guān)。2022年5月，斯坦福大學(xué)的研究人員對16個(gè)年輕小鼠CSF樣本和8個(gè)老年小鼠CSF樣本進(jìn)行LiP-MS分析，發(fā)現(xiàn) 38 個(gè)蛋白質(zhì)組隨著年齡的增長而豐度發(fā)生變化，它們主要是 IgM 亞類的免疫球蛋白。鑒定到六種隨著年齡的增長而發(fā)生結(jié)構(gòu)變化的高置信度候選者

，

其中Kng1、Itih2、Lp-PLA2和14-3-3蛋白具有結(jié)合伴侶或化學(xué)形式，以前已知它們在阿爾茨海默病患者的大腦中會發(fā)生變化。蛋白質(zhì)印跡的正交驗(yàn)證表明六個(gè)候選標(biāo)志物都與認(rèn)知功能和/或神經(jīng)退行性變的生物標(biāo)志物有關(guān)，尤其是14-3-3蛋白YWAB和YWAHAZ。該研究說明LiP–MS可以揭示與神經(jīng)退行性變相關(guān)的CSF中與年齡相關(guān)的結(jié)構(gòu)變化。

文章標(biāo)題：

Limited Proteolysis-Mass Spectrometry Reveals Aging-Associated Changes in Cerebrospinal Fluid Protein Abundances and Structures

發(fā)表雜志：

Nature Aging

影響因子：

16.6

案例三：LiP-MS揭示酵母應(yīng)激時(shí)蛋白功能的改變

生物過程受分子間相互作用和化學(xué)修飾的調(diào)節(jié)，這些相互作用和修飾不會影響蛋白質(zhì)水平，從而逃脫了經(jīng)典蛋白質(zhì)組學(xué)篩選的檢測。2021年1月，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員對指數(shù)生長的酵母培養(yǎng)物進(jìn)行短期滲透或熱應(yīng)激，然后應(yīng)用LiP-MS監(jiān)測蛋白質(zhì)豐度和結(jié)構(gòu)變化，發(fā)現(xiàn)只有1%或更少的檢測到的蛋白質(zhì)在刺激時(shí)豐度發(fā)生變化，23%和11%的檢測到的蛋白質(zhì)組在熱休克和滲透休克時(shí)分別發(fā)生了結(jié)構(gòu)改變。進(jìn)一步通過功能富集分析和其他組學(xué)數(shù)據(jù)分析揭示了基于 1,6-二磷酸果糖的大腸桿菌葡萄糖攝取調(diào)節(jié)機(jī)制。

文章標(biāo)題：

Dynamic 3D proteomes reveal protein functional alterations at high resolution in situ

發(fā)表雜志：

Cell

影響因子：

64.5

案例四：LiP-MS表征活化巨噬細(xì)胞的結(jié)構(gòu)改變

巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)是一個(gè)有序而復(fù)雜的過程，伴隨著形態(tài)和功能的劇烈變化。據(jù)預(yù)測，蛋白質(zhì)在這些精細(xì)調(diào)節(jié)的過程中會發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。2021年12月，清華大學(xué)的研究人員應(yīng)用LiP-MS鑒定脂多糖（LPS）激活的巨噬細(xì)胞的全蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)變化，鑒定出386種結(jié)構(gòu)特異性蛋白，其中HSP60被列為變化最大的蛋白質(zhì)，并通過細(xì)胞熱位移分析（CETSA）和天然CETSA驗(yàn)證了HSP60的結(jié)構(gòu)變化。該研究揭示了伴侶蛋白的結(jié)構(gòu)在巨噬細(xì)胞激活過程中的顯著變化，并證明LiP-MS是原位表征蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)變化的有效方法。

文章標(biāo)題：

Structural Alternation in Heat Shock Proteins of Activated Macrophages

發(fā)表雜志：

Cells

影響因子：

6

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