新技术能分析的蛋白质大小扩大四倍

想象一下您必须破译一个密码，但您只能看到一部分的信息，这就是研究人员在设法鉴别蛋白质以及描绘这些蛋白质在细胞内是怎样通过生物过程被修饰时的一种处境。

但现在，康奈尔的研究人员提供了一个强有力的技术，采用该技术后可分析的蛋白质大小将扩大四倍，从包含大约500个氨基酸的蛋白质增大到包含超过2000个氨基酸的蛋白质。

这种“自上而下”的方法，使用一台质谱仪，测量离子或荷电粒子的质量。研究人员将蛋白质打碎成片段，并测量完整蛋白质和各个片段的质量。通过将完整蛋白质及其片段的质量与数据库中已知的蛋白质序列进行匹配，可以鉴别蛋白质。在质量上与已知蛋白质的任何区别都能帮助研究人员发现在细胞内蛋白质哪里被修饰以及如何被修饰。

例如，蛋白质的某个片段的分子量增加了16，它意味着增加了一个氧原子(原子量16)，研究人员能断定蛋白质在这个片段之内被氧化了。

“当您从混合物中分离一种蛋白质时，您的首要问题是明确哪一个是该蛋白质”，康奈尔的化学和化学生物学荣誉退休教授Fred  McLafferty说，“质谱仪通过测量蛋白质各个片段的质量来鉴别该蛋白质”。

该新技术提供一种更加高效率的方式在质谱仪里面打碎蛋白质——喷射、加热然后用气体分子撞击——得到蛋白质的片段进而进行质量分析。蛋白质被喷射到一个电场中而带电，当它们穿过高热毛细管的时候被汽化，然后由空气分子的低能撞击使蛋白质解除折叠，接着与空气分子高能撞击从而打碎蛋白质。下一步，质谱仪同时测量所有未打碎的蛋白质和它的片段。

自上而下的方法与常用的“由下往上”的方法相反，在“由下往上”的方法中，首先蛋白质被打碎或者消化，酶解成5到20个氨基酸小片段，研究人员对这些片段进行质谱分析，通过将这些片段的质谱与已知的序列匹配从而鉴别蛋白质。然而，这种方法仅揭示较少关于对蛋白质修饰的信息，如蛋白质的氧化作用和乙酰化作用等重要细胞内过程，为蛋白质增加化学基团并且改变蛋白质功能发挥，例如修改一条酶作用途径。“由下往上”的方法受以下因素限制：样品很少有代表蛋白质的所有片段的质量，并且质量可能通常被匹配到片断和修饰的一些组合上。所以，此方法很少能确定新分离蛋白质的所有修饰。

“每种方法都有不同的优点和弱点”，博士后Mi  Jin说，他还说“由下往上”的方法因其可从一个样品中鉴别大量的蛋白质，所以在蛋白质的大规模研究中是常用的，但它不提供每个蛋白质的一张完整图谱。另一方面，“自上而下”的方法，测量完整蛋白质因而提供更加确信的证明，在序列中也许存在错误或增加的地方，采用该方法能更好地揭示修饰和突变。当新的蛋白质不存在于任何数据库中时，新的方法也能提供原始的蛋白质序列信息。

此项研究由美国国立卫生研究院资助。

陈云伟  译自http://www.news.cornell.edu/stories/Oct06/McLaffertyMassSpec.kr.html (责任编辑：泉水)

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