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微流控与质谱联用我国研究团队开发蛋白质结构分析新技术

来源：化工仪器网2022/6/24 9:55:00103

导读

蛋白质是生命的物质基础，也是生命活动的承担者，因此蛋白质研究是生物学的重要内容。

　　近日，深圳湾实验室细胞分析研究所质谱团队与中国科学院深圳先进技术研究院医工所生物医学光学与分子影像研究中心微流控团队合作，将微流控与自上而下质谱(top-down mass spectrometry)在线联用，在解析蛋白质高级结构和动力学表征方面取得进展。研究成果发表于Analytical Chemistry期刊。

　　蛋白质是生命的物质基础，也是生命活动的承担者，因此蛋白质研究是生物学的重要内容。蛋白质由20种不同的氨基酸通过肽键连接成线性高分子链，具有特殊的三维空间结构。其生物功能与结构动力学特征紧密相关。不同结构运动模式决定了蛋白质在生化过程中的不同生物功能。对于研究蛋白质的生物学功能和潜在机制来说，表征蛋白质高级结构和动力学至关重要。

　　与通过高通量DNA测序快速积累蛋白质序列相比，表征蛋白质的3D结构目前依然非常困难。研究团队涉及了一种微流控芯片-质谱联用设计方案：Top-Down and Kinetic MS-chip(TDK-MS chip)用于对蛋白质高级结构和动态学进行自上而下质谱在线分析。

　　自下而上(bottom-up)和自上而下(top-down)是两种基于生物质质谱分析的蛋白质组学方法。其中蛋白质组学研究中广泛使用的是自下而上法，即鸟枪法。该方法是将大蛋白片段水解/酶解为肽段，然后进行分析。而自上而下法主要用于表征混合物中的多个完整蛋白。该方法在蛋白质鉴定、分析、序列分析和翻译后修饰表征方面有很大潜力。与非变性质谱结合分析蛋白质复合物的结构和亚基类型以及修饰；与氢/氘交换质谱结合可为构象或结合界面分析提供更高的空间分辨率，并实现构象特异性表征。

　　微流控芯片技术将样品制备、反应、分离和检测等实验室的基本功能缩微到一个几平方厘米芯片上，可为相应流程所需的前端反应提供多反应物的操控灵活性、多功能模块集成化和自动化等功能。

　　TDK-MS chip方案可用于时间分辨的非变性自上而下质谱和氢/氘交换自上而下质谱分析，能够实现完整蛋白及其复合物的高效离子化，灵活操控多种反应物液流，提供较宽的流速调控范围，并可在 nL/min 量级精确控制蛋白反应时间。研究团队在实验中验证了该方案对单克隆抗体、抗体-抗原复合物、共存蛋白质构象异构体等多个体系的高级结构分析结果。

　　该方案的成功开发为蛋白质结构和动力学研究提供了一种更有效的方法，有利于蛋白质组学研究的进一步深入，为生物学前沿研究提供了有力帮助。

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