2019年6月16日
酪氨酸硝化蛋白的蛋白质组学分析一直是一项具有挑战性的技术,原因是3-硝基酪氨酸修饰的丰度极低。本文以血管紧张素II为模型,介绍一种新型的硝基肽段富集与分析方法。该方法可推广应用于其他 体外 或 体内 系统。
该方法有助于通过化学手段和质谱技术来富集和鉴定硝基化肽段,并解答相关关键科学问题。该技术显著提高了质谱检测硝基化肽段的灵敏度,可应用于体外生化体系以及内源性生物组织。对于硝基化血管紧张素II的脱盐处理,使用1毫升移液器,通过向反相固相萃取(SPE)柱上样端加入500微升甲醇和500微升水,对柱子进行预处理。
当所有水溶液流经色谱柱后,将 410 微升硝基血管紧张素 II 溶液上样至柱中。用 500 微升 5% 甲醇水溶液和 300 微升 80% 甲醇水溶液洗涤色谱柱,以洗脱硝基肽。随后,在室温下使用真空离心浓缩仪以默认设置将洗脱液干燥。
对于伯胺烷基化,将粉末状硝基血管紧张素II溶于100微升100毫摩尔的三乙基铵碳酸氢盐溶液中,并在通风橱内加入400微升4%甲醛溶液,短暂混匀。随后,加入4微升0.6摩尔氰基硼氢化钠溶液,在室温下以每分钟400转的速度振荡反应1小时。孵育结束后,加入16微升1%氨水溶液,在室温下淬灭标记反应5分钟,随后加入8微升甲酸进行酸化。
然后使用新的反相固相萃取柱对溶液进行脱盐,方法如前所述。对于硝基酪氨酸还原为氨基酪氨酸的反应,将二甲基标记的硝基血管紧张素II溶于500 µL PBS中,加入10 µL 1 M连二亚硫酸钠,在室温下孵育1小时。还原反应完成后,黄色溶液将变为澄清。
按照所示方法,将还原后的样品在新的反相固相萃取柱中进行脱盐。进行生物素标记与富集时,将二甲基标记的氨基血管紧张素II溶于500微升PBS缓冲液中,随后加入5微升浓度为40纳摩尔的NHS-S-S-生物素(溶于二甲基亚砜),室温孵育2小时。孵育结束后,加入1微升5%羟胺终止反应,并将500微升新鲜PBS缓冲液加入100微升链霉亲和素琼脂糖微珠中,通过三次离心进行平衡。
最后一次离心后,将100 µL磁珠加入反应体系中,在室温下于旋转摇床中孵育1小时。孵育结束后,每次用500 µL新鲜PBS洗涤体系,共洗涤4次,随后加入400 µL 10 mmol/L二硫苏糖醇,在50 °C下孵育45分钟。孵育结束后,离心柱子,将上清液转移至含有20 µL 0.5 mol/L碘乙酰胺的新离心管中,避光孵育20分钟。
然后,如所示,将溶液在新的反相固相萃取柱中进行脱盐,并用20微升0.1%甲酸溶解干燥的肽段。检测时,将产物上样至配备串联质谱仪的液相色谱仪。使用直接与高分辨质谱仪联用的纳米高压液相色谱系统,以每分钟0.3微升的流速,通过60分钟梯度洗脱分离修饰的血管紧张素II肽段。
在数据依赖型采集模式下,先在质谱仪中设置一次完整的全扫描质谱,随后进行 20 次数据依赖型串联质谱扫描,归一化碰撞能量为 28%。然后打开质谱数据,识别每一步反应产物的峰,以确认化学反应已成功进行。此处可观察到血管紧张素 II 在每次化学修饰前后具有代表性的质谱图。
该化合物的分子量由单一同位素峰的质荷比值表示,表明血管紧张素II在此步骤中的化学修饰已成功实现。此处显示的是通过液相色谱串联质谱检测并表征的最终产物。通过二甲基标记对硝基肽进行定量分析,可通过比较每组中单一同位素峰强度来计算轻链与重链的相对含量,从而实现对不同来源富集硝基肽的定量。
按照该步骤,您可以使用程序搜索工具(例如 SEQUEST 或 pFIND 的最大计数法)来鉴定潜在的硝基肽段。该技术发展之后,为研究特异性硝化位点的生物学功能奠定了基础。
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本文介绍了一种用于富集和分析硝基化肽段的新方法,以血管紧张素II为模型进行研究。该方法通过质谱技术提高了硝基化肽段检测的灵敏度,可应用于多种生物系统。
蛋白质硝基化是一种与炎症、衰老和癌症相关的关键翻译后修饰,但由于硝基肽丰度极低,其检测仍然具有挑战性。本实验方案通过化学还原、生物素标记和高分辨率质谱技术,实现对硝基肽的高灵敏度富集与定量,有助于氧化应激通路中靶点的验证。采用二甲基标记策略可在不同实验条件下进行相对定量,从而提高硝化应激机制研究中的预测可信度。
该方法适用于早期发现阶段的工作流程,在开展检测方法开发和筛选实验之前,通过硝基化肽段的分析来辅助靶点验证和通路解析。