2012年自然杂志年度技术:定向蛋白质组学技术

2012-12-30 14:00 · pobee

《自然-方法》杂志在每年年底都会对过去一年中推动生物学发展的技术方法做出回顾与总结,由此评选出当年最受瞩目、影响力最大的技术。2012年,定向蛋白质组学技术(targeted proteomics)能利用质谱技术对蛋白质组进行定向分析,荣获《自然-方法》年度生命科学技术称号。

《自然-方法》(Nature Methods)杂志在每年年底都会对过去一年中推动生物学发展的技术方法做出回顾与总结,由此评选出当年最受瞩目、影响力最大的技术。2012年,定向蛋白质组学技术(targeted proteomics)荣膺《自然-方法》年度生命科学技术。

利用定向蛋白质组学技术可以非常灵敏的检测到蛋白质信号,而且实验重复性也非常高。目前利用质谱技术(mass spectrometry, MS)对蛋白质组进行定向分析已经成为了现实。

由于质谱蛋白质组学定向分析技术在过去几年间取得了飞速的进展,曾在2010年获得年度重点关注技术之一。这种定向蛋白质组学技术与我们熟悉的鸟枪法技术具有本质上的区别。鸟枪法是将从一个蛋白质组样品里检出的所有质谱信号与现有的蛋白质数据库进行比对,从而对这些信号进行解析;定向蛋白质组学技术则是利用质谱仪对一组经过预筛选的蛋白质样品进行分析。这种预筛选过程是通过选择反应监控技术(selected reaction monitoring,SRM)实现的。这种监控技术主要是为三重四级杆质谱仪开发的,专门用来探测可以代表每一个蛋白质的单一特征肽段产生的碎片离子信号(fragment-ion signals)。

将传统的数据依赖性质谱技术与定向质谱技术进行对比

SRM技术具有极高的敏感度、定量精确度和可重复性。与目前仍占主导地位的鸟枪法蛋白质组学技术相比,使用了SRM的蛋白质探测技术速度更快,更直接。虽然SRM技术的敏感性还及不上免疫检测技术,但是SRM技术在多路探测方面(multiplexed detection)具有明显的优势。

目前限制定向蛋白质组学技术被广泛应用的主要瓶颈就是缺乏高质量的SRM实验手段。过去几年,科研人员们开发出了特征性肽段筛选方法和可用于粗肽段样品高通量检测的SRM实验方法。Ruedi Aebersold小组与Rob Moritz合作,利用这些方法极大地丰富了他们的SRM Atlas数据库(详见Nat. Methods 5, 913–914; 2008)。目前该数据库里收录了大约95%的人类蛋白和酵母蛋白以及55%的小鼠蛋白。

随着各种SRM实验技术不断成熟,该技术也将被更多的生物研究领域所采用。有很多科学家都非常看好SRM技术在发现生物标志物和系统生物学研究领域里的潜力。最近又有人利用SRM技术对计算机预测出的线虫microRNA作用靶标蛋白进行了验证工作(Nat.Methods 7, 837–842; 2010)。这标志着SRM技术还可以应用于更多的领域。