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    蛋白質組學,糖基化蛋白質組學,多組學聯合分析
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    「青蓮百奧」質譜分析與蛋白質組學研究

    2020-12-11 00:00:00

    質譜分析法是蛋白質研究領域和生物大分子研究領域中最重要的分析技術。質譜儀不僅能夠檢測蛋白質多肽的分子量和氨基酸序列,還能發現蛋白質的結合位點以及翻譯后修飾情況。近20年以來,對蛋白質組學的分析大大推動了質譜檢測技術的發展。各種技術進步已經使質譜儀在準確度、分辨力、敏感度、定量分析能力等各方面都有了長足的進展,相應的,蛋白質組質譜檢測策略方面也有了新突破。

    蛋白質組學

    總體來說,質譜儀的性能包括分辨率、敏感度或探測極限和準確性等,這些性能都與質譜儀的類型、采用的離子化方法和掃描能力有關。 在上世紀80年代末誕生了兩項技術進步,即電噴射離子化技術和基質輔助激光解析離子化技術,這兩項技術解決了生物大分子的離子化問題,它們的出現,極大地推動了質譜技術的發展,使我們可以使用質譜技術來分析蛋白質的組成問題。糖基化蛋白質組學隨后又催生出了一大批新型的用于蛋白質和蛋白質組學研究領域的質譜檢測儀,比如Q-Q-ToF質譜儀(Hybrid quadrupole time-of-flight instrument)和ToF-ToF質譜儀(tandem time-of-flight instrument)等。隨著技術的發展,新的質譜儀不斷出現,從離子阱質譜儀(Ion trap, IT)到離子回旋加速器與軌道離子阱質譜儀,一直到現在的軌道離子阱(orbitrap)質譜儀, 質譜儀在靈敏度、通量、分辨率、準確率等方面的性能不斷提升。

    目前業界已經通過串聯質譜來鑒定和分析蛋白質,例如蛋白質的從頭測序(de novo peptide sequencing). 可以針對數據庫里沒有的新蛋白或發 生翻譯后修飾等情況的蛋白質, 不依賴數據庫而直接利用質量較好的串聯質譜 來獲得序列信息. 除此以外,質譜技術的應用還體現在蛋白質相關疾病的診斷與治療上。例如,我們可以知道對于某種疾病,哪些特異蛋白質的表達量與正常人相比發生了顯著的變化, 如減少或增加, 這就對蛋白的定性和定量研究提出了要求。相應的,定量蛋白質組學(quantitative proteomics)已經成為當前蛋白質鑒定基礎上的另一個重要問題。同時, 利用質譜 技術如何發現某些重大疾病, 如癌癥的生物標記物和實現疾病的早期診斷是疾 病蛋白質組學(disease proteomics)的研究內容。多組學聯合分析

    定量蛋白質組學是從定量的角度研究蛋白質組, 通過定量蛋白質組學的技 術和方法, 可以實現大規模鑒定蛋白質和評估蛋白質的表達水平高低, 進一步認 識細胞和分子機制, 提供疾病和藥物治療的新的生物標記物。目前主要集中在 相對量化信息的獲取研究上, 包括實驗手段和計算手段兩個方面。疾病蛋白質組學主要研究尋找各種疾病的特異性標志蛋白質, 進而應用在臨 床診斷,尤其是早期診斷和藥物開發、療效監測等, 因此也常稱為臨床蛋白質組學(clinical proteomics)。很多學者認為, 多數疾病在癥狀明顯出現之前就已經在蛋白質的種類和數 量上發生了一些變化, 這些發生了相對穩定表達量變化的特異蛋白質常被稱為 疾病的“生物標志物(biomarker)”。 如果能夠及時檢測到這些變化, 對正常人群和 疾病人群的蛋白質組進行表達模式差異分析, 發現疾病的生物標志物, 就可以在 最早期階段發現疾病。發現的蛋白質標志物會可能成為疾病早期診斷的靈敏工具, 這其中蘊涵著難以估量 的產業價值, 也將會極大地提高人類的健康水平和相關行業的發展。

    以上的研究都離不開質譜技術的發展。展望未來, 質譜技術、計算技術和蛋白質組學在疾病診斷和藥物設計等與人類健康息息相關的領 域中必將發揮出更加出色的作用。


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