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蛋白质的系统鉴定是绘制蛋白质组图谱,了解蛋白质网络关系,全面理解蛋白质在生理、病理中功能的决定因素。生物样品通常非常复杂,往往含有上万种类的蛋白,并且不同蛋白含量相差巨大,因此鉴定某种细胞或组织中的全部蛋白具有相当大的难度,目前的分析技术还难以实现。HUVEC(humanumbilical vein endothelial cells)细胞是一种广泛应用于研究和分析的人脐静脉血管内皮细胞。HUVEC具有一定的稳定性,易于获得(来源于人类分娩的废弃物),并且可以广泛应用于许多研究领域,这里我们选择HUVEC作为研究对象,系统鉴定HUVEC细胞蛋白质组。
第一部分工作,为了在HUVEC细胞中鉴定到更多蛋白,我们建立了系统的蛋白质组分析新方法。首先采用凝胶电泳(SDS-PAGE)、等电聚焦(IEF)和液相色谱(HPLC)三种不同分离模式,分离HUVEC细胞中的蛋白,然后分别采用纳升级液相色谱-质谱联用系统进行分离鉴定。在质谱方面,比较了两种不同裂解机制的新型质谱系统(Obitrap-Elite-CID以及Q-exactive-HCD)的鉴定结果,在优化分离鉴定的基础上,采用生物信息学分析,在HUVEC细胞中鉴定到7178个不同的、非冗余蛋白,这一结果达到国际先进蛋白质组学实验室的鉴定水平。
随着表观遗传学研究的快速发展,已有文章报道组蛋白翻译后修饰在精子的形成过程(特别是减数分裂后期)具有重要的调控作用。由于分离和质谱技术的不断提高,最近发现了一些未知的组蛋白修饰,这些修饰的生物学意义尚不明确。因此定量分析组蛋白各种修饰(特别是新修饰)在精子形成过程中的动态变化,对理解精子形成过程的机制,以及表观调控的意义是十分有益的。
第二部分工作,我们以小鼠精子形成过程中的精子细胞的两个阶段为研究对象,联合体外化学衍生同位素标记、等电点聚焦分离(IEF)、高效液相色谱/质谱)鉴定和生物信息学分析等工具,建立了精子细胞组蛋白修饰定量分析方法,表征了小鼠精子在这两个阶段组蛋白修饰的系统图谱;以及各种重要的组蛋白修饰,特别是新的赖氨酸巴豆酰化,在这一过程中的变化规律。这些定量分析信息尚未见文献报道,有益于对精子细胞表观调控机制的理解。