《自然-方法學(xué)》：可視蛋白質(zhì)組學(xué)
瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院的研究人員開發(fā)出一種在問號(hào)鉤端螺旋體(Leptospira interrogans)這種病原體中定位蛋白復(fù)合物的新方法，稱為“可視蛋白質(zhì)組學(xué)”。文章發(fā)表在本期的《自然-方法學(xué)》上。
活細(xì)胞中的生化進(jìn)程分為多個(gè)功能單元，它們在細(xì)胞內(nèi)有著特定的時(shí)間和空間分布。一般來說，這些單元是相互作用蛋白形成的復(fù)合物。定量質(zhì)譜常常用于確定蛋白復(fù)合物的組成，但這種方法需要多個(gè)細(xì)胞的裂解液，但這樣一來，空間信息就損失了，特定細(xì)胞的特有性質(zhì)也就看不見了。
低溫電子斷層掃描術(shù)(cryoET)是一種三維觀察細(xì)胞的成像技術(shù)。在目前可實(shí)現(xiàn)的分辨率下，它能鑒定并定位冰凍含水標(biāo)本中的大蛋白復(fù)合物。這是通過模板匹配來實(shí)現(xiàn)的，將代表特定蛋白復(fù)合物的信號(hào)與cryoET收集的信號(hào)聯(lián)系起來。多個(gè)蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組合，就有可能描述出特定細(xì)胞的立體蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu)，這個(gè)過程就稱為“可視蛋白質(zhì)組學(xué)”。這種方法已經(jīng)應(yīng)用到無細(xì)胞系統(tǒng)中，它在完整細(xì)胞中的應(yīng)用還只限于核糖體。主要局限在于難以將真正的模板匹配和假陽性區(qū)分開來，因?yàn)榈蜏仉娮訑鄬诱掌男旁氡认喈?dāng)?shù)汀?/FONT>
Ruedi Aebersold及他的同事將兩種 方法結(jié)合起來，推進(jìn)了細(xì)胞內(nèi)蛋白復(fù)合物的觀察。首先，研究人員利用質(zhì)譜選擇并定量合適的蛋白復(fù)合物，作為模板配對，然后利用cryoET來定位這些復(fù)合物。
為了消除假陽性，研究人員用多個(gè)動(dòng)態(tài)范圍的蛋白濃度和不同的噪音模式，來優(yōu)化一種新的打分功能，并從斷層照片上提取出多個(gè)交叉關(guān)聯(lián)的特征，建立可靠的統(tǒng)計(jì)學(xué)模式來區(qū)分陽性和假陽性，還對大量斷層照片中不同蛋白復(fù)合物的模板匹配進(jìn)行了充分的統(tǒng)計(jì)學(xué)驗(yàn)證。通過這些努力，他們終于能夠自信地檢測并定位單細(xì)胞中的多個(gè)復(fù)合物。最終，他們在問號(hào)鉤端螺旋體中定位出9個(gè)不同的蛋白復(fù)合物，分別具有不同的豐度水平和分子量。
盡管這種方法目前還局限在極小的生物如問號(hào)鉤端螺旋體中，也只能檢測相對大量的蛋白復(fù)合物，但是cryoET技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將會(huì)拓寬這種“可視蛋白質(zhì)組學(xué)”方法的應(yīng)用性。
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