Enabling Top-Down Proteomics through Material Chemistry and Nanotechnology
通过材料化学和纳米技术实现自上而下的蛋白质组学
基本信息
- 批准号:9010161
- 负责人:
- 金额:$ 29.55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-09-25 至 2019-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcidsAddressAlternative SplicingBindingBiologicalBiological MarkersCategoriesCell physiologyChemistryChromatographyCodeCollaborationsComplexComputer softwareDNA Sequence AlterationDetectionDevelopmentDigestionDisadvantagedDiseaseEarly DiagnosisFaceFoundationsGenesGenetic VariationHumanHuman CharacteristicsHydrophobic InteractionsLigandsLiquid ChromatographyMarriageMass Spectrum AnalysisMembraneMembrane ProteinsMethodsMolecularMolecular Sieve ChromatographyMutationNanotechnologyPeptidesPerformancePhosphoproteinsPhosphotransferasesPlayPost-Translational Protein ProcessingPreventionProteinsProteomeProteomicsRNA SplicingResearchResolutionRoleSamplingSignal TransductionSilicon DioxideSolubilitySpecificitySystemTechnologyVariantbasedisease diagnosishuman diseaseinnovationinsightinterdisciplinary approachnanomaterialsnanoparticlenew therapeutic targetnovelnovel strategiesprotein expressionsuccesssurfactanttool
项目摘要
Summary
Proteomics is essential for deciphering how biomolecules interact as a system and for understanding the
functions of cellular systems in human diseases. However, the unique characteristics of the human proteome,
which include the large dynamic range of protein expression and the extreme complexity resulting from a plethora
of post-translational modifications (PTMs) and sequence variations, make such analyses challenging. A
comprehensive analysis of all proteoforms in the human proteome that arise from genetic variations, alternative
splicing, and PTMs, is essential for gaining a transformative understanding of disease mechanisms and
identifying new therapeutic targets. The emerging top-down mass spectrometry (MS)-based proteomics, which
is based on analysis of intact proteins, is arguably the most powerful method to comprehensively characterize
proteoforms to decipher the PTM codes together with genetic variations. However, top-down MS-based
proteomics still faces significant challenges in terms of protein solubility, protein separation, and detection of low-
abundance proteins. In this multiple-PI project, we will develop novel approaches enabled by nanotechnology
and materials chemistry to overcome the challenges facing top-down proteomics in a comprehensive manner.
The specific objectives of this proposal are: 1) To develop novel top-down MS-compatible surfactants that can
effectively solubilize all categories of proteins including membrane proteins. 2) To develop novel chromatography
materials based on mesoporous silica nanomaterials with uniform pore sizes and new strategies for high-
resolution multi-dimensional liquid chromatography for effective separation of intact proteins. 3). To develop
functionalized multivalent nanoparticles for highly specific enrichment of low-abundance proteins and proteins
with PTMs. Our highly interdisciplinary approach is a perfect marriage between materials
chemistry/nanotechnology and top-down MS-based proteomics. It is built on an existing collaboration between
the two PIs that has led to significant preliminary results. We envision the development of the proposed
technologies will significantly advance the burgeoning field of top-down proteomics. The success in our research
will provide innovative tools for gaining transformative insights into the molecular basis of diseases and
developing new strategies for the early diagnosis, prevention, and better treatment of human diseases.
概括
蛋白质组学对于破译生物分子作为一个系统如何相互作用以及理解生物分子的相互作用至关重要。
细胞系统在人类疾病中的功能。然而,人类蛋白质组的独特特征,
其中包括蛋白质表达的大动态范围和过多导致的极端复杂性
翻译后修饰 (PTM) 和序列变异的存在使得此类分析具有挑战性。一个
全面分析人类蛋白质组中由遗传变异产生的所有蛋白质形式,替代
剪接和 PTM 对于获得对疾病机制和疾病机制的变革性理解至关重要
确定新的治疗靶点。新兴的自上而下的基于质谱(MS)的蛋白质组学,
基于完整蛋白质的分析,可以说是综合表征的最有力的方法
蛋白质形式来破译 PTM 代码和遗传变异。然而,自上而下的基于 MS
蛋白质组学在蛋白质溶解度、蛋白质分离和低浓度检测方面仍面临重大挑战。
丰富的蛋白质。在这个多 PI 项目中,我们将开发由纳米技术支持的新方法
和材料化学,以全面克服自上而下蛋白质组学面临的挑战。
该提案的具体目标是: 1) 开发新型自上而下的 MS 兼容表面活性剂
有效溶解包括膜蛋白在内的所有类别的蛋白质。 2)开发新型色谱法
基于具有均匀孔径的介孔二氧化硅纳米材料的材料和高孔隙率新策略
分辨率多维液相色谱可有效分离完整蛋白质。 3)。发展
功能化多价纳米颗粒,用于低丰度蛋白质和蛋白质的高度特异性富集
与 PTM。我们高度跨学科的方法是材料之间的完美结合
化学/纳米技术和自上而下的基于 MS 的蛋白质组学。它建立在现有合作的基础上
这两项 PI 已带来重要的初步结果。我们设想拟议的发展
技术将极大地推进自上而下的蛋白质组学这一新兴领域的发展。我们研究的成功
将提供创新工具,以获得对疾病分子基础的变革性见解
制定早期诊断、预防和更好地治疗人类疾病的新策略。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
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