Proteomics of Cell Death via 2-D Microfluidic Profiling

通过二维微流控分析进行细胞死亡的蛋白质组学

基本信息

  • 批准号:
    7935869
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 23.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-09-30 至 2010-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Programmed cell death plays an important role during animal development, and defects in this process result in a variety of human disorders including cancer and autoimmunity. A family of cysteine proteases, called Caspases, are conserved throughout animals and function to dismantle cells during programmed cell death by proteolysis. The goal of this project is to develop, optimize, and apply new multidimensional microfluidics technology for the rapid profiling of protein modifications based on changes in isoelectric point (pi) and molecular weight (MW) during programmed cell death, and identification of modified proteins via mass spectrometry. By using the fruit fly Drosophila melanogaster as a model system, these studies will explore pathways and identify biomarkers associated with Caspase activation during cell death in developing animals which will provide important insight into human cell death pathways. This challenge will be addressed through the development and application of a microfluidic platform capable of ultra-high-throughput multidimensional protein separation, followed by extremely sensitive protein quantification and identification, enabling effective screening of protein modifications. By offering significant reductions in sample requirements, the platforms will also serve to greatly improve the efficiency of Drosophila proteomic studies, and provide important benefits for downstream clinical applications of the technology. The proposed research will couple our team's expertise in programmed cell death studies and bioinformatics with experience in the development of capillary electrophoresis, microfluidic, and mass spectrometry proteomic instrumentation. Dr. DeVoe (Univ. of Maryland) will lead the project as PI, and take responsibility for overall coordination between the personnel and organizations involved in the research. He will be the leader for all activities involving microfabrication, micro and nanofluidics, and system engineering. Dr. Lee (Univ. of Maryland) will direct the activities in protein separation development and mass spectrometry analysis. Dr. Baehrecke (Univ. of Maryland Biotechnology Institute) will lead the investigation of the programmed cell death studies, and analysis of the resulting protein profiling data. Dr. Rudnick (Calibrant Biosystems) will work in concert with Drs. Baehrecke and Lee to develop and apply bioinformatics tools relevant to the programmed cell death studies. Dr. English (Univ. of Maryland) will collaborate with Drs. DeVoe and Lee on the development and implementation of ultrasensitive confocal microscopy systems for nanofluidic separation platforms. Dr. Ivory (Washington State Univ.) will work with Dr. DeVoe to develop electrokinetic simulations to be employed in optimizing the microfluidic separation systems in order to meet the stated performance goals for ultra-high-throughput protein profiling.
程序性细胞死亡在动物发育过程中发挥着重要作用,该过程的缺陷会导致多种人类疾病,包括癌症和自身免疫性疾病。半胱氨酸蛋白酶家族,称为半胱天冬酶,在动物体内保守,其功能是在程序性细胞死亡过程中通过蛋白水解来分解细胞。该项目的目标是开发、优化和应用新的多维微流体技术,根据程序性细胞死亡过程中等电点 (pi) 和分子量 (MW) 的变化快速分析蛋白质修饰,并通过质谱分析。通过使用果蝇果蝇作为模型系统,这些研究将探索发育中动物细胞死亡过程中与 Caspase 激活相关的途径并确定生物标志物,这将为人类细胞死亡途径提供重要的见解。这一挑战将通过开发和应用能够进行超高通量多维蛋白质分离的微流控平台来解决,然后进行极其灵敏的蛋白质定量和鉴定,从而能够有效筛选蛋白质修饰。通过显着减少样品需求,该平台还将大大提高果蝇蛋白质组研究的效率,并为该技术的下游临床应用提供重要的好处。 拟议的研究将把我们团队在程序性细胞死亡研究和生物信息学方面的专业知识与毛细管电泳、微流体和质谱蛋白质组仪器的开发经验结合起来。 DeVoe 博士(马里兰大学)将作为 PI 领导该项目,并负责参与研究的人员和组织之间的总体协调。他将成为涉及微加工、微纳米流体以及系统工程的所有活动的领导者。 Lee 博士(马里兰大学)将指导蛋白质分离开发和质谱分析方面的活动。 Baehrecke 博士(马里兰大学生物技术研究所)将领导程序性细胞死亡研究的调查,并对所得蛋白质分析数据进行分析。 Rudnick 博士(Calibrant Biosystems)将与 Drs. 合作。 Baehrecke 和 Lee 开发并应用与程序性细胞死亡研究相关的生物信息学工具。 English 博士(马里兰大学)将与 Drs. 合作。 DeVoe 和 Lee 致力于开发和实施用于纳米流体分离平台的超灵敏共焦显微镜系统。 Ivory 博士(华盛顿州立大学)将与 DeVoe 博士合作开发电动模拟,用于优化微流体分离系统,以满足超高通量蛋白质分析的既定性能目标。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Optimization of sample transfer in two-dimensional microfluidic separation systems.
二维微流体分离系统中样品传输的优化。
  • DOI:
    10.1039/b801978a
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Yang,Shuang;Liu,Jikun;DeVoe,DonL
  • 通讯作者:
    DeVoe,DonL
Integrated microfluidic UV absorbance detector with attomol-level sensitivity for BSA.
  • DOI:
    10.1039/b511766f
  • 发表时间:
    2006-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Likun Zhu;Cheng S. Lee;D. DeVoe
  • 通讯作者:
    Likun Zhu;Cheng S. Lee;D. DeVoe
Flow-through immunosensors using antibody-immobilized polymer monoliths.
  • DOI:
    10.1016/j.bios.2010.06.007
  • 发表时间:
    2010-09-15
  • 期刊:
  • 影响因子:
    12.6
  • 作者:
    Liu J;Chen CF;Chang CW;DeVoe DL
  • 通讯作者:
    DeVoe DL
Nanofilament silicon for matrix-free laser desorption/ionization mass spectrometry.
用于无基质激光解吸/电离质谱分析的纳米丝硅。
Dynamic electrowetting on nanofilament silicon for matrix-free laser desorption/ionization mass spectrometry.
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  • DOI:
    10.1021/ac7026029
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Tsao,Chia-Wen;Kumar,Parshant;Liu,Jikun;DeVoe,DonL
  • 通讯作者:
    DeVoe,DonL
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