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生物質(zhì)譜技術(shù)為筆繪制植物分子圖譜

2020-03-19 11:00:01來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：質(zhì)譜閱讀量：3736

　　【儀器網(wǎng) 時事聚焦】雖然現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以對植物的基因進(jìn)行測序，還能夠?qū)蚪M數(shù)據(jù)進(jìn)行深度解析，但關(guān)于基因如何影響植物生長、發(fā)育、繁殖，仍然有很多問題需要解答。蛋白質(zhì)是從基因到生物體的重要環(huán)節(jié)，是生物過程的主要執(zhí)行者。隨著蛋白質(zhì)學(xué)的發(fā)展，研究者們已經(jīng)意識到植物組織細(xì)胞中的蛋白質(zhì)模式是植物生長出不同形態(tài)與功能組織的關(guān)鍵。而要了解這些特定的蛋白質(zhì)模式，不僅需要知道組織中存在的蛋白質(zhì)類型，還需要清楚它們的數(shù)量。

　　近，德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在《自然》在自然雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果。他們采用生化和高通量分析方法繪制了擬南芥30種組織的轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組和磷酸化蛋白質(zhì)組的定量圖譜，初步回答了植物所有基因中有多少能編碼蛋白，它們在植物的什么位置進(jìn)行表達(dá)，大約數(shù)量以及其被磷酸化的程度等問題。

　　擬南芥是植物生物學(xué)和遺傳學(xué)領(lǐng)域的模式植物，相當(dāng)于生物學(xué)中的小白鼠和果蠅。對擬南芥的研究成果可以擴(kuò)展到其他有花植物上。擬南芥的基因組完整測序工作在2000年就已經(jīng)完成，其不同基因的功能研究者也有了相對深入的了解，但是擬南芥的蛋白質(zhì)組研究卻遠(yuǎn)不如基因組研究全面。

　　慕尼黑工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用親水性強(qiáng)陰離子交換色譜和靜電場軌道阱超高分辨質(zhì)譜儀鑒定了擬南芥27655個蛋白質(zhì)的18210種以及檢測了蛋白質(zhì)上43903個磷酸化修飾位點(diǎn)的信息，并建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫。同時通過生物信息學(xué)方法對檢測得到的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，繪制了目前全面的擬南芥組織蛋白質(zhì)分子圖譜。

　　研究表明植物所有基因中有超過18000個基因可以編碼蛋白，大約數(shù)量的動態(tài)范圍超過6個數(shù)量級，這些蛋白質(zhì)中有超過43000個位點(diǎn)被磷酸化。研究人員表示，下一步將對農(nóng)作物中的蛋白組進(jìn)行研究，例如蛋白組在植物受到害蟲攻擊時會怎樣變化。

　　該研究成果在擬南芥蛋白鑒定數(shù)量上的進(jìn)展需要?dú)w功于生物質(zhì)譜設(shè)備和色譜技術(shù)的發(fā)展。研究所用的Thermo-Fisher QE-HF質(zhì)譜是2014年推出的全新靜電場軌道阱超高分辨質(zhì)譜儀，采用了分段式四極桿技術(shù)提高離子傳輸效率，利用超高場Orbitrap技術(shù)提高Orbitrap掃描速度，同時還擁有很高生物質(zhì)譜的靈敏度。因此Thermo-Fisher QE-HF質(zhì)譜已經(jīng)成為定量蛋白質(zhì)組學(xué)研究中常用的分析儀器。

　　雖然這是目前新的研究成果，但是研究采用的技術(shù)已經(jīng)是現(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中的常規(guī)方式。去年Thermo Fisher Exploris 480、Sciex 6600+和Bruker timsTOF Pro等新型號的質(zhì)譜儀開始進(jìn)入市場并逐漸推廣。這些新的質(zhì)譜儀器擁有更高的靈敏度和更快的掃描速度，加上信息技術(shù)的發(fā)展讓配套的應(yīng)用分析軟件不斷得到優(yōu)化，如果應(yīng)用于蛋白質(zhì)組學(xué)研究，預(yù)計(jì)將鑒定出數(shù)量更多的蛋白質(zhì)，再次推進(jìn)擬南芥的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。

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