孙涛垒教授团队在磷酸化蛋白质组学富集材料领域取得重要研究进展

发布:2017-10-30 来源:化学化工与生命科学学院 浏览:3264 字体:
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  新闻经纬讯 近日,我校材料复合新技术国家重点实验室、化学化工与生命科学学院孙涛垒教授课题组,与中国科学院大连化学物理研究所梁鑫淼研究员课题组合作,在翻译后修饰蛋白组学富集材料研究领域,取得重要进展,研究成果发表在国际知名学术期刊《Nature Communications》上(Hydrogen bond based smart polymer for highly selective and tunable capture of multiply phosphorylated peptide. Nat. Commun. 2017, 8, 461)。

  孙涛垒教授团队长期致力于智能界面材料的设计与开发,系统提出了基于响应性高分子动态氢键网络的智能聚合物设计思想,并且成功运用在糖蛋白质组学富集材料的开发中(ACS Applied Materials & Interfaces 2016, 8, 22084; 2016, 8, 13294),受著名的材料学期刊《Advanced Materials》杂志邀请,撰写研究综述(Adv. Mater. 2017, 29, 1604670),系统展望了智能聚合物在翻译后修饰蛋白富集材料领域的应用前景。受益于智能聚合物全新的肽链捕获模式和高度可控的吸附/脱附行为,更多有价值的蛋白翻译后修饰位点将会被鉴定和发现,这将有力地推动后续的生物学和医学研究。此外,翻译后修饰蛋白质组学也可能继组织工程、药物控制释放、微流控芯片、生物分离等之后,成为智能聚合物材料一个新的应用领域。

  在最近的工作中,孙涛垒教授团队着力解决了多磷酸化肽富集的难题。传统的TiO2或IMAC材料已经能够很好地解决单磷酸化肽的富集问题,但是对多磷酸化肽,特别是对于含三个以上磷酸化位点的肽链的富集,却仍是一个巨大挑战。实际上,在生命体中,蛋白多磷酸化修饰的现象非常普遍,并且在细胞生命活动中发挥着关键的作用。另一方面,相对于单磷酸化肽来说,多磷酸化肽的离子化效率更低,这意味着多磷酸化肽的信号更难以得到,因此对于它们的富集显得尤为重要。如何解决这一科学难题,成为了困扰当前磷酸化蛋白质组学的关键问题,同时也为富集材料的设计和开发提出了更高的要求。

  针对这一问题,孙涛垒教授团队创新性地设计了一种基于硫脲识别单元和N-异丙基丙烯酰胺功能单元的智能聚合物,并将其与多孔硅胶基底进行复合,制备了新型的多磷酸化肽富集材料。该材料具有以下特点,材料与磷酸化肽之间通过动态可逆的多重氢键进行结合;对多磷酸化肽高度可控的吸附行为,可以通过溶剂极性、pH和温度等环境参数进行动态调控;对磷酸化肽高的吸附容量和富集回收率;对稀有的酪氨酸磷酸化肽展现出独特的亲和力。正是基于上述四个特点,该材料成功地从人宫颈癌细胞裂解液中富集得到了1257条磷酸化肽(其中71%为多磷酸化肽),并且通过质谱鉴定发现了大量之前从未被报道的磷酸化新位点。在这些新位点中,稀有的苏氨酸和酪氨酸磷酸化位点的比例有着明显的提高。智能聚合物材料这一优异的富集效果,揭示了其在多磷酸化肽富集中的独特优势,为丰富和推进磷酸化蛋白组学研究,提供了一种新型、强有力的富集工具。重要的是智能聚合物的这一设计理念不仅仅适用于磷酸化蛋白富集领域,对于其他的翻译后修饰蛋白,例如甲基化、乙酰化、羟基化以及泛素化修饰的蛋白,同样也可能适用。

  Nature Communications是英国《自然》出版社旗下的综合性顶级期刊,主要刊登自然科学各领域,包括材料、生物、化学和物理学等在内诸多领域中具重要突破的高质量研究成果,最新影响因子为12.124。Advanced Materials是德国Wiley出版社旗下材料科学领域的顶尖期刊,在国际材料领域科研界享誉盛名,最新影响因子为19.791。

关键词:孙涛垒团队研究成果进展

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