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《自然-方法學》:可視蛋白質(zhì)組學
瑞士聯(lián)邦技術(shù)學院的研究人員開發(fā)出一種在問號鉤端螺旋體(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”。文章發(fā)表在本期的《自然-方法學》上。
活細胞中的生化進程分為多個功能單元,它們在細胞內(nèi)有著特定的時間和空間分布。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細胞的裂解液,但這樣一來,空間信息就損失了,特定細胞的特有性質(zhì)也就看不見了。
低溫電子斷層掃描術(shù)(cryoET)是一種三維觀察細胞的成像技術(shù)。在目前可實現(xiàn)的分辨率下,它能鑒定并定位冰凍含水標本中的大蛋白復(fù)合物。這是通過模板匹配來實現(xiàn)的,將代表特定蛋白復(fù)合物的信號與cryoET收集的信號聯(lián)系起來。多個蛋白復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特點組合,就有可能描述出特定細胞的立體蛋白質(zhì)組結(jié)構(gòu),這個過程就稱為“可視蛋白質(zhì)組學”。這種方法已經(jīng)應(yīng)用到無細胞系統(tǒng)中,它在完整細胞中的應(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,因為低溫電子斷層照片的信噪比相當?shù)汀?/FONT>
Ruedi Aebersold及他的同事將兩種 方法結(jié)合起來,推進了細胞內(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,研究人員用多個動態(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交叉關(guān)聯(lián)的特征,建立可靠的統(tǒng)計學模式來區(qū)分陽性和假陽性,還對大量斷層照片中不同蛋白復(fù)合物的模板匹配進行了充分的統(tǒng)計學驗證。通過這些努力,他們終于能夠自信地檢測并定位單細胞中的多個復(fù)合物。最終,他們在問號鉤端螺旋體中定位出9個不同的蛋白復(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)的進一步發(fā)展將會拓寬這種“可視蛋白質(zhì)組學”方法的應(yīng)用性。
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