基于SH2超亲体的酪氨酸磷酸化肽段富集新方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21605140
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0401.分离与分析
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Protein tyrosine phosphorylation controls many aspects of signaling in multicellular organisms. pTyr peptides, which are estimated to account for <1% of the total phosphopeptides in a cell, are typically enriched using antibodies. However, at a scale affordable to most academic labs, the antibody-based AP (affinity purification)-MS/MS approach tends to preferentially identify the most abundant pTyr peptides, overlooking numerous less abundant, but physiologically relevant pTyr peptides. The inadequacy of current AP-MS/MS approach for pTyr identification calls for innovative strategies for pTyr enrichment. We have recently found that an SH2 domain-derived pTyr-superbinder is a promising affinity reagent for the enrichment of tyrosine phosphopeptides. When using at an optimal amount, the superbinder compared favorably to conventional anti-phosphotyrosine antibodies. But the present experimental workflow for the enrichment of pTyr peptides by superbinder is tedious and time consuming with relatively lager sample loss, limited its application in tissue sample or unstimulated cancer cell sample where pTyr proteins are of much lower abundance. To overcome this circumstance, this project is designed to develop improved technology and strategy for the enrichment of pTyr peptides utilizing the SH2 domain-derived pTyr-superbinder. This would include the immobilization of the superbinder to CNBr activated sepharose beads without losing its enzyme activity, the fractionation of superbinder enriched pTyr peptides via different binding affinity, the combined use of pTyr-superbinders with complementary specificity (such as the Src and Grb2 superbinder). All these technologies will be combined together for the systematic and sensitive identification of pTyr sites in tissue sample or unstimulated cancer cells.
在酪氨酸激酶和磷酸酶作用下的酪氨酸可逆磷酸化在一系列信号转导通路中发挥着重要的作用。当前酪氨酸磷酸化蛋白质组学研究的覆盖度和灵敏度不足,制约其下游的生物学研究的开展,亟需开发相关新技术、新方法。目前,酪氨酸磷酸化抗体是唯一有效的磷酸化酪氨酸蛋白质富集手段。但抗体价格昂贵,不利于在实验室中大量使用。最近我们发现氨基酸突变的SH2模体-即SH2超亲体可以应用于酪氨酸磷酸化蛋白质或肽段的富集,其富集能力达到或优于常规商品化抗体。本项目拟进一步发展基于SH2超亲体的酪氨酸磷酸化肽段富集新方法研究。通过将SH2超亲体进行活性共价固载,克服实验流程繁琐,与质谱兼容性不佳的缺点。通过发展创新的分级策略以及混合使用特异性互补的SH2超亲体,提高酪氨酸磷酸化蛋白质组的分析覆盖率。与抗体相比,SH2超亲体可在实验室中大量表达纯化,成本低廉,本项目的完成将有望使该方法在酪氨酸磷酸化的研究方面获得广泛应用。

结项摘要

尽管仅占所有蛋白质磷酸化水平的1‰,酪氨酸磷酸化蛋白质在细胞信号转导方面具有重要的调控功能。使用抗体进行酪氨酸蛋白质或肽段的富集存在价格昂贵、特异性低、重复性差等一系列缺点。本项目发展了基于廉价高效的SH2超亲体的酪氨酸磷酸化肽段富集新方法与新技术,以提高酪氨酸磷酸化蛋白质组的覆盖度和灵敏度。首先,为简化实验流程并降低样品损失,将共价固载的SH2超亲体与Ti4+-IMAC 联用,使酪氨酸磷酸化肽段的鉴定数目与之前方法相比提高了41%,富集特异性达到90.1%。将该策略与稳定同位素二甲基标记方法联用,应用于EGF刺激的HeLa细胞样品中的酪氨酸磷酸化分析,实现了对262个高可信酪氨酸磷酸化位点的定量分析。针对基于SH2超亲体的酪氨酸磷酸化富集策略中往往需要消耗大量的样品起始量,不容易实现微量样品分析的问题,我们将SH2超亲体修饰到毛细管整体柱的基质上制备得到SH2微反应器。由于结合了毛细管整体柱的高灵敏度和SH2超亲体对酪氨酸磷酸化高亲和性的特点,该SH2微反应器可以大大提高微量样品中酪氨酸磷酸化分析的灵敏度,将其用于过钒酸钠刺激过的HeLa细胞样品分析时,从仅仅100 μg样品中就能鉴定到796个高可信度的酪氨酸磷酸化位点。针对缺乏SH2结构域与修饰底物间特异性相互作用的高通量研究方法的问题,建立了一种基于SH2超亲体和高选择性竞争洗脱的酪氨酸磷酸化蛋白质组学的分析方法。该方法以与SH2超亲体间有强亲和作用力的肽段pYEEI为基础设计竞争性试剂,将结合在SH2超亲体上的酪氨酸磷酸化肽段根据亲和力大小依次洗脱下来。该方法在获得酪氨酸磷酸化蛋白质组深入覆盖信息的同时,还可得到磷酸化酪氨酸残基周围分布的氨基酸序列与结构域之间亲和力的关联信息。综上所述,我们发展的基于SH2超亲体的酪氨酸磷酸化肽段富集策略可以为酪氨酸磷酸化依赖的信号网络的机制研究提供强有力的技术支持。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An immobilized titanium (IV) ion affinity chromatography adsorbent for solid phase extraction of phosphopeptides for phosphoproteome analysis
用于固相萃取磷酸肽进行磷酸蛋白质组分析的固定化钛 (IV) 离子亲和色谱吸附剂
  • DOI:
    10.1016/j.chroma.2017.03.026
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Chromatography A
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Yao Yating;Dong Jing;Dong Mingming;Liu Fangjie;Wang Yan;Mao Jiawei;Ye Mingliang;Zou Hanfa
  • 通讯作者:
    Zou Hanfa
Biphasic Affinity Chromatographic Approach for Deep Tyrosine Phosphoproteome Analysis
用于深度酪氨酸磷酸化蛋白质组分析的双相亲和色谱方法
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.6b04288
  • 发表时间:
    2017-02-21
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Deng, Zhenzhen;Dong, Mingming;Ye, Mingliang
  • 通讯作者:
    Ye, Mingliang
SH2 Superbinder Modified Monolithic Capillary Column for the Sensitive Analysis of Protein Tyrosine Phosphorylation
SH2 Superbinder 改性整体毛细管柱用于蛋白质酪氨酸磷酸化的灵敏分析
  • DOI:
    10.1021/acs.jproteome.7b00546
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Proteome Research
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Yao Yating;Bian Yangyang;Dong Mingming;Wang Yan;Lv Jiawen;Chen Lianfang;Wang Hongwei;Mao Jiawei;Dong Jing;Ye Mingliang
  • 通讯作者:
    Ye Mingliang
Sensitive, Robust, and Cost-Effective Approach for Tyrosine Phosphoproteome Analysis
灵敏、稳健且经济高效的酪氨酸磷酸化蛋白质组分析方法
  • DOI:
    10.1021/acs.analchem.7b02078
  • 发表时间:
    2017-09-05
  • 期刊:
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Dong, Mingming;Bian, Yangyang;Ye, Mingliang
  • 通讯作者:
    Ye, Mingliang
The divide and conquer strategies for deep phosphoproteomics analysis
深度磷酸蛋白质组学分析的分而治之策略
  • DOI:
    10.1016/j.trac.2018.05.015
  • 发表时间:
    2018-08-01
  • 期刊:
    TRAC-TRENDS IN ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子:
    13.1
  • 作者:
    Dong, Mingming;Yao, Yating;Ye, Mingliang
  • 通讯作者:
    Ye, Mingliang

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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