蛋白质组学领域科学思想的碰撞盛宴

来源：生物通   发布者：王楠   日期：2015-01-29  

2015年1月27日，上海——科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称“赛默飞”）独家赞助的“2015 年CNHUPO 生物质谱高级研讨会” 于2015年1 月20 日和22日分别在上海、北京举办，本届研讨会以“蛋白质定量”为主题的，参会人数高达700人，是蛋白质组学领域开年第一场科学思想的饕餮盛宴，杨芃原教授、钱小红教授、Dr. Mike MacCoss (华盛顿大学) 、Dr. Robert Everley (哈佛医学院Steve Gygi实验室) 、刘斯奇教授、曾嵘教授、邓海腾教授、纪建国教授等国内外知名蛋白质组学科学家出席了此次会议。 会议的首个报告来自于华盛顿大学的Dr. Mike MacCoss，作为skyline软件研发团队的领导者，他在报告中介绍了采用skyline软件进行SRM和DIA定量的分析流程，同时介绍了multiplex和overlap两种新的DIA改进模式，可有效改善DIA定量实验的选择性。他表示该实验室所有DIA的数据都是在Q Exactive上完成的，他还展示了目前几种DIA方法在他所属实验室Q Exactive HF上的参数设置。 中科院北京基因组研究所刘斯奇教授介绍了他的研究 “利用定量蛋白质组学研究mTOR相关的信号通路”。该研究使用定量蛋白质组学方法（TMT），分析了野生型、knockdown的TSC1/2、TSC1/2+mTOR抑制剂三组样本中mTOR信号通路的变化，采用Orbitrap质谱平台进行TMT数据采集，获得与mTORC1相关的蛋白表达量变化信息，提示我们需要mRNA和蛋白质两个水平综合分析mTORC1 激活后的基因表达情况。 中科院生化所曾嵘教授带来了题为“单氨基酸变异的从头测序鉴定和定量”的大会报告。研究发现，肥胖/糖尿病是GWAS基因的单核苷酸突变导致的，在基因水平无变化，在蛋白总体表达量上也无变化，只与某些点突变的表达量相关。实验研究了野生型和SAP型与正常/糖尿病/肥胖/糖尿病+肥胖状态的相关性，结合Orbitrap的高质量精度和中科院计算所贺思敏教授组的pNovo软件，采用denovo方法针对SNP肽段的进行谱图解析，并通过合成肽段对该流程进行了方法学验证。此外，曾教授组使用TSQ Vantage进行了290例血浆样本中SNP的定量分析，找到了一些与T2D显著相关的一些SNP位点。 由Dr. Mike MacCoss代Stratos Bioscience的Christine Wu做的报告介绍了Chorus，它是一个质谱数据云储存、云分享与云计算系统。它的发展经历了以下三阶段。第一阶段，在2013年ASMS 发布后，可以查看不同质谱厂商的原始数据。在原始数据提交时可以看到仪器类型和操作者，也能对上传的原始数据进行评论。第二阶段，2014年ASMS后，Chrous增加了数据检索和查看数据鉴定结果的功能。Chrous目前支持Sequest数据库检索；第三阶段，预计2015年春季发布。Chrous将支持Mascot和Byoinc数据库检索，并对数据质量进行控制。另外，DIA数据处理也是该项目关注的重点，如能在云端实现DIA数据的处理，将大大提高DIA数据处理的速度。 清华大学邓海腾教授带来的是题为“结合定量蛋白质组学和代谢组学破译细胞蛋白质稳态”的报告，该课题由汤海平博士完成，尚未发表。癌细胞中Hsp60高表达使抗氧化能力提升，该研究使用Q Exactive结合TMT定量方法研究Hsp60 knockdown和过表达两组样本，并同时进行蛋白质组和代谢组分析，发现与两个新陈代谢和能量代谢pathway相关。其中代谢组学部分与清华大学刘晓蕙教授组合作完成，采用Q Exactive，TSQ quantiva（MRM）进行相关代谢通路的研究。 中科院大连化学物理研究所张玉奎张丽华教授研究组的周愿博士的报告题目是“集成化蛋白质组定量分析方法”。周愿博士主要分享了三种该实验室开发的定量方法。一，基于质量亏损的二级碎片离子定量方法。该方法碎片离子相差5mDa，需要使用基于Orbitrap的超高分辨率质谱平台才能分开。该方法在LTQ Orbitrap Velos质谱平台上测试，定量准确性较好，98%的蛋白有定量信息，有4个数量级的动态范围。二，基于质量亏损的a1离子定量方法。基于质量亏损的二级碎片离子定量方法需要较高的分辨率，需要使用基于Orbitrap的超高分辨率质谱平台。该实验在 Q Exactive质谱平台上完成，二级分辨率设置为35K时，98%的肽段含有a1离子。基于a1离子的定量方法定量准确度较高，1:50的比值下依然能得到较准确的比值。三，基于质量亏损的SILAC定量方法。pSILAC定量方法是使用两种质量相差36mDa的赖氨酸进行标记，y离子进行定量。pSILAC定量方法准确度和精确度较好，97%的蛋白有定量信息。 北京大学纪建国教授通过题为“通过TMPP 进行高准确度多肽从头测序、定量，以及磷酸化位点确定”的报告介绍了该实验室的创新性工作。通过TMPP化学修饰使肽段二级谱图简化，并使用LTQ Orbitrap Elite的两种碎裂模式CID、ETD对TMPP肽段进行de novo分析，发现新肽段并对修饰位点进行确证。De novo实验对质谱精度的要求极高，LTQ Orbitrap质谱平台的高质量精度和多种碎裂模式的综合使用可大大提升肽段的解析能力。另外，纪建国教授还介绍了多磷酸化位点肽段富集方法CATSET、组蛋白C-terminal相关修饰和乙酰化修饰等研究工作。 复旦大学杨芃原教授课题组的申华莉老师带来了题为“定量脂质组学和蛋白质组学联合研究肝癌转移过程中的脂质代谢调控”的报告。采用Shotgun 脂质组学方法研究Hep3B, 97L，LM3三种转移细胞系并对脂肪酸进行定量。同时，申老师还介绍了该课题组采用磷酸化蛋白质组学进行mTOR pathway研究的工作。 来自哈佛医学院Steve Gygi 实验室的Dr. Robert Everley作的大会报告介绍，Multiplexing标记（如TMT）大量节省机时，且基于Orbitrap Fusion的SPS MS3定量准确性、灵敏度均有显著提高，采用该方法对结肠癌细胞系进行蛋白组定量，超过7200个蛋白可获得定量信息。此外，报告还对KRAS激活状态下EGF信号通路进行定量磷酸化蛋白质组学研究工作进行了介绍，用10-plex TMT MS3方法分析未分级的脑及肝脏组织样品，实验发现Fusion MS3的高质量谱图数是前一代质谱的1.8倍。Steve Gygi组对Orbitrap Fusion的优异性能给出了极高评价。 此外，来自赛默飞世尔科技不莱梅工厂的产品经理轩玥、俞志浩博士和王璐博士也分别介绍了各种有用的方法、产品、案例，与现场听众作了交流。 今年是赛默飞Orbitrap商业化发布10周年，在过去10年中Orbitrap静电场轨道阱质谱为整个科研监测领域带来了突飞猛进的发展。大会基于Orbitrap的定量技术方法开发与应用进行了深入的交流，广泛关注了基于最新型质谱平台Orbitrap HF和Orbitrap Fusion上所进行DIA、 PRM，以及在2014年HUPO会议获得Science and Technology Award的TMT技术。 通过交流，与会专家学者普遍认为，基于新一代Orbitrap平台的DIA定量方法，在高通量定量的应用方面有了显著的突破，已经成为多种复杂生物样本分析（如信号通路研究等）的一种强大的分析手段； 随着Orbitrap采集速度的提升，PRM定量方法的通量也获得极大提升，同时，其可与高端三重四极杆质谱媲美的灵敏度保证了低丰度蛋白质的准确定量； TMT技术在Orbitrap Fusion的SPS-MS3运用后，可显著提高复杂体系中蛋白鉴定浓度范围，同时增加了定量的准确性。 2014年Nature上同期刊载了两篇关于人类蛋白质组草图的研究工作，中国的“中国人类蛋白质组草图”也于去年初作为国家重大科学研究计划中的重大科学目标导向项目正式立项。在全新的蛋白质组计划中，将会从器官、染色体以及相关肿瘤等角度进行深入分析，对蛋白的表达定位、动态含量、修饰情况、相互作用，进行全方位研究。在这些所有研究项目中，都需要对研究系统内的蛋白质进行大规模、高通量的定量分析。 科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称：赛默飞）的专利技术——静电场轨道阱(Orbitrap)质谱，作为蛋白质组学研究中使用最为广泛和深入应用的质谱技术，将持续地为蛋白质组学研究提供最新鲜、最强劲的动力。

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