微和Nanoflow蛋白质组学的兴起

一个关键驱动因素对蛋白质组学的出现是实现这种复杂性是由蛋白质的变化。出乎人们意料的是,基因被认为是主要是不变的¹;然而,蛋白质组显示显著的可塑性是蛋白质络合的产物,翻译修饰(天车),拼接,时空调控的蛋白质。²蛋白质组学是伴随和系统化的研究众多,不同的蛋白质。考虑到蛋白质组是一个读数的变化状态的细胞,组织,因此生物,它支撑着我们对健康和疾病的理解。

纳米蛋白质组学

随着其他技术成熟,走向小样本大小(纳米级微尺度),蛋白质组学必须满足这些新兴的挑战。纳米级样品被定义为包含小于1μg总蛋白质,进而这些样本的蛋白质组学分析被称为“纳米蛋白质组学”。³为了说明微观和纳米级样品的不同领域,一百万个细胞包含~ 50000 ng的蛋白质和单个细胞0.5 ng。⁴多个查询,如细胞微环境的审讯⁵,研究细胞外囊泡⁶和罕见的细胞群⁷,有可能导致低容量样本。经常这些sample-limited标本是由创新技术,如激光捕获显微解剖(LCM)⁸fluorescence-activated细胞排序(流式细胞仪)⁹和小型台“芯片实验室”微流控设备。¹⁰

纳米和微流液相色谱的进化

质谱的能力同时识别和量化数以千计的蛋白质来自不同样本使其在蛋白质组学领域的一个重要工具。¹¹质谱(MS)性能的改进在过去的十年是最关键的因素实现总体敏感性显著增加。女士在很多类别性能逐步提高。这些技术进步包括质量精度和分辨能力,先进的离子光学、改进的扫描速度、动态范围、灵敏度。⁴液相分离,如液相色谱(LC),提高了灵敏度女士通过使用LC内部直径较小的列(ID)和减少流体流经柱的体积。

微观和nanoflow的定义

液相色谱(LC)系统的微型化已经加速了分析的必要性。传统流LC系统越来越缺乏应用当样本容量稀缺,和被分析物浓度很低。没有公认的定义术语纳米和微流;然而,人们普遍认为微流在毛细管的ID列上执行< 1.0毫米,< 100μl /分钟的流量。^12、13在nanoflow-LC色谱分离中使用流量执行范围的低问/分钟。¹⁴

微流质

传统的流技术被广泛使用,因为他们提供快速和可靠的分析。然而,microflow-LC占据了一个利基在传统和nanoflow-LC之间,比传统的流动更为敏感,比nanoflow崎岖。就业的微流LC上执行色谱法灵敏度改进是通过毛细管柱的内部直径< 1.0毫米,< 50μl /分钟的流量。技术进步推动复苏microflow-LC的使用,包括流泵能够准确、可靠地实现必要的LC-flow率没有分裂,和改进的耦合microflow-LC的质谱仪。¹²

使用女士在监管设置之前有限分析方法没有考虑足够健壮。甲氨蝶呤历史上规定了一些自身免疫性疾病如类风湿性关节炎、强直性脊柱炎、系统性红斑狼疮。¹⁵甲氨蝶呤可以管理与更新或小说的准备工作。因此,这是至关重要的,以确定任何潜在的药物之间的相互作用。克里斯坦森等。使用微流质可靠地量化甲氨蝶呤在等离子体的样品。整体精度,精度和强度与传统高压液相色谱-质谱(HPLC-MS / MS)和这个分析验证数据被认为满足食品和药物管理局(FDA)的标准。¹³

Nanoflow质

使用nanoflow-LC普遍女士之前分离肽或蛋白质。¹⁶nanoflow-LC的灵敏度是其主要优势。这是通过化合物进入女士更集中的乐队。其改进的敏感性使得这项技术特别适用于有限的样本或低丰度分析物。¹⁷然而,有技术挑战与nanoflow LC和其固有的低流速,这种技术被用于研究实验室,但可能仍然是一个挑战经常在诊所等设置。¹⁸Nanoflow也与缓慢的运行时间。

灵敏度与Nanoflow-LC导致其使用在各种小说分析设置可能有一个有限的输入示例。组织通常是异构本质上,审问细胞异质性的能力是至关重要的,例如,在肿瘤生物学微观不均一性。敏感nanoflow-LC结合流式细胞仪和定制nanodroplet样品制备(nanoPOTS),使识别> 700从一个海拉细胞蛋白质。这个蛋白质组覆盖(单个细胞)比以前更全面的报道。¹⁷这提供的可能性研究单个细胞和微环境,以帮助确定他们对疾病进展的贡献。

生物标志物发现往往是复杂的方法论的挑战,低浓度分析物必须确定在一个复杂的矩阵。卵巢反应不良通常很难预测。生物标志物发现研究(体外受精治疗期间进行)卵泡液使用高分辨率orbitrap质谱仪进行耦合到一个nanoflow LC系统。许多蛋白质被确定(1079),和三种蛋白质(肾素、妊娠带蛋白和寿司repeat-containing蛋白质(SRPX))被确定为预测反应很差。¹⁹

成像质谱(IMS)是一个新兴技术对地图的空间分布分析物(如脂质)组织。然而,各种技术挑战蛋白质组学的应用有限。应用这些方法传统上依赖标签需要先验知识的蛋白质的目标。Label-free LC-nanoflow蛋白质组学已被用于分析组织体素,准备从胚泡着床前小鼠子宫。这个生成的细胞类型特异的图像定量超过2000 100μm蛋白质的空间分辨率。^20.

牙釉质是最密集的,困难的,大部分矿化人体组织。它的蛋白质组分析是进一步复杂化的(< 1%)蛋白质物质的存在。Amelogenin是二态的蛋白质和丰富的牙齿,表示从X和Y染色体。因此,性别可能被测序揭示性别二态的肽区域。搪瓷的分析是至关重要的考古或法医DNA标本没有其他组织和可能造成无可挽回的退化。在这种情况下,可用的样本数量也可能是受到严格限制的。独特的肽已被酸腐蚀单使用nanoflow质牙齿和肽识别成为可能。此工作流使主要结构搪瓷肽的识别,包括amelogenin亚型,在牙齿从盎格鲁-撒克逊葬礼(公元600 - 900)。²¹

考虑到开车向越来越小样本大小、微观和nano-LC预计将发挥更大的作用在研究蛋白质组学,因此保持生物医学科学发展的基础。

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