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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：3761

　　【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行測序，還能夠?qū)蚪M數(shù)據(jù)進行深度解析，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)的研究團隊在《自然》在自然雜志上發(fā)表了一項研究成果。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)的研究團隊利用親水性強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)量上的進展需要歸功于生物質(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)計將鑒定出數(shù)量更多的蛋白質(zhì)，再次推進擬南芥的蛋白質(zhì)組學(xué)研究。

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