导读

• 蛋白质磷酸化修饰定义？

• 蛋白质磷酸化修饰类别？

• 蛋白质磷酸化鉴定方法有哪些？

• 蛋白质磷酸化肽段富集方法？

在哺乳动物细胞生命周期中，大约有1/3的蛋白质发生过磷酸化修饰，在脊椎动物基因中，约有5%的基因编码的蛋白质是参与磷酸化和去磷酸化过程的蛋白激酶和磷酸酶。它可以通过激发、调节诸多信号通路进而参与调控生物体的生长、发育、逆境应激、疾病发生等多种生命过程，一直是生物学研究的重点与热点。

一、蛋白质磷酸化

蛋白磷酸化是指在激酶催化作用下把ATP或者GTP的磷酸基团（P04）转移到不同种类的氨基酸上（主要包括丝氨酸S、苏氨酸T、酪氨酸Y），从而使蛋白质发生翻译后修饰的过程。

图1. 蛋白质磷酸化修饰反应

二、磷酸化修饰类型

根据磷酸氨基酸残基的不同，可将磷酸化蛋白质分为4类，即O-磷酸盐蛋白质、N-磷酸盐蛋白质、酰基磷酸盐蛋白质和S-磷酸盐蛋白质。

• O-磷酸盐蛋白质通过羟氨基酸（如丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸）的磷酸化形成

• N-磷酸盐蛋白质通过精氨酸、赖氨酸或组氨酸的磷酸化形成

• 酰基磷酸盐蛋白质通过天冬氨酸或谷氨酸的磷酸化形成

• S-磷酸盐蛋白质通过半胱氨酸磷酸化形成

到这里，不得不提起如何鉴定磷酸化蛋白的修饰位点以及类别？

三、蛋白质磷酸化修饰鉴定方法

1、Western Blotting

免疫印迹技术是在凝胶电泳和固相免疫测定技术基础上发展起来的、根据特定抗原-抗体的特异性反应来检测复杂样品中的某种蛋白质的免疫生化分析方法。

技术优势特点

• 检测特异性高

• 能够特异鉴定单个磷酸化位点

• 磷酸化鉴定受磷酸化抗体限制，高效特异性的磷酸化抗体制备较难；新发现的磷酸化位点往往缺乏有效的磷酸化检测抗体

2、同位素标记（Isotope Labeled）结合免疫印迹法

此方法的原理是当蛋白发生磷酸化时，放射性32P的掺入和分子质量变化引起的凝胶迁移（gelshift），再通过免疫印迹方法检测同位素标记，从而达到鉴定磷酸化蛋白的目的。

技术优势特点

• 检测技术灵敏并且直观

• 常用于体外磷酸化反应结果检测

• 磷酸化鉴定不受抗体限制

• 可同时分析多个蛋白磷酸化

3、Mn2+-Phos-tag SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳

Mn2+-Phos-tag SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳通过连接在丙烯酰胺分子上的双核金属（如Mn2+）配合物对磷酸基团的亲和，造成磷酸化蛋白迁移的滞留，再将电泳结果转移到PVDF膜上，用相应蛋白的抗体识别，根据迁移滞留检测蛋白磷酸化。

图2. 丙烯酰胺铰链Phos-tag作用原理

技术优势特点

• 无放射危害

• 鉴定不受限于特异性识别蛋白质磷酸化的抗体

• 适用于大规模磷酸化蛋白分析

• 与质谱鉴定兼容，进行更为精细的分析鉴定

4、质谱鉴定法

在质谱分析中，先使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子，然后经加速电场的作用，生成离子束，进入质量分析器。在质量分析器中，在磁场的作用下，质荷比相同的离子会被聚焦到同一点上，不同质荷比的离子聚焦于不同点上，因此获得区分不同质荷比离子的质谱图。与未经修饰的肽段相比，磷酸基团修饰的肽段在相对分子质量上就会增加79.983，由此在质谱图中能够与未修饰肽段进行区分。

图4. TiO2富集磷酸化肽段原理

四、蛋白质磷酸化肽段富集方法

1、固相金属亲和色谱IMAC

固相金属离子亲和色谱利用的是磷酸基团与固相化的金属离子有高亲和力,可有效吸附磷酸化基团，从而达到富集磷酸化肽段的效果。鳌合底物上的金属离子通常是Fe3+或Ga3+，可以选择性地与磷酸化肽中的磷酸部分相结合,并且在高pH或磷酸缓冲液中磷酸化肽可以释放出来。但是这个方法不能够有效富集不与IMAC结合的磷酸化肽段。

2、pY-1000基序抗体富集

高亲和性抗体可以从复杂混合物中免疫沉淀特定的蛋白，选择性分离磷酸化蛋白。其中，酪氨酸磷酸化蛋白质的单克隆抗体是已知的较好的检测磷酸化蛋白质的抗体，它具有较强的亲和力,可以有效地免疫沉淀酪氨酸磷酸化的蛋白质。并且酪氨酸磷酸化的相对比例极低，只占磷酸组的1%，但在肿瘤领域和细胞信号转导方向却是重中之重。用上述TiO2和IMAC方法很难富集到，目前利用基序抗体在肽段水平上免疫富集酪氨酸磷酸化是分析此磷酸化的首选方法。

百泰派克生物科技特色项目

一、蛋白测序

百泰派克生物科技使用Thermo公司新推出的Obitrap Fusion Lumos质谱仪及岛津公司埃德曼降解测序系统对蛋白质序列进行分析，提供基于质谱的蛋白测序分析服务，包括对蛋白质的氨基酸组成分析，N端测序，C端测序和全序列分析，以及基于埃德曼降解的蛋白质N端序列分析服务。对于未知理论序列的蛋白质，提供基于从头测序法的蛋白质从头测序服务，对蛋白序列进行分析。

※服务优势：

1.采用目前世界上先进的质谱仪器 Obitrap Fusion Lumos;

2.可实现对所测定靶蛋白序列 100% 的覆盖;

3.可测定蛋白N端多达 70个氨基酸序列;

4.可测定多种形式的样品: 蛋白溶液、PVDF 蛋白条带;

5.样品用量低: 蛋白样品仅需 5-10ug，即可完成检测;

6.测序不受N端封闭，PEC和和糖基化等N端修饰的影响。

二、蛋白质组学

百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，提供定量蛋白质组学、靶向蛋白质组学、多肽组学、翻译后修饰蛋白组学等多种蛋白质组学分析服务。此外，百泰派克生物科技新推出基于timsTOF Pro的4D蛋白质组学服务，助力微量样本蛋白组学、大样本群医学及高通量修饰组学等研究工作。

※服务优势：

1 .高通量定量蛋白分析:多对照组大规模实验分析，发现新的生物标记物;

2.体内体外多种蛋白质标记方法，适用于分析组织、细胞、血液等多种样品;

3.质谱分析灵敏度高，实验结果重复度高;

4.可检测较低丰度蛋白，线性范围广;

5.专业生物信息学分析，分析更系统准确。

三、单细胞质谱流式技术分析

百泰派克生物科技采用Fluidigm质谱流式系统进行单细胞质谱流式技术分析，采用金属元素标记物（通常是金属元素标记的特异抗体）标记细胞表面和内部的分子，然后用流式细胞原理分离单个细胞，再用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析单个细胞的原子质量谱，最后将原子质量谱数据转换为细胞表面和内部的信号分子表达量。

※服务优势：

1.技术先进，填补技术空白

采用金属标记抗体技术，避免了传统流式荧光通道少且易相互影响的问题。可在单细胞层面上对多种指标同时进行表征，百泰派克生物科技可做到同时检测51个目标蛋白。

2.分析数量大，成本较低

单细胞RNAseq受成本等因素限制，所有样本细胞汇总的分析数目一般在2x10^4个左右，而流式质谱技术一次（单样本）就可分析至少10^5的细胞，实现了数量级的提高，且成本不高于单细胞RNAseq。

3.应用前景大

①流式质谱结果可以给出细胞亚群的变化，在临床诊断、疾病机制研究等方面具有极大的研究前景；

②将金属标签技术与其他技术结合会有新应用方向。除常规蛋白外，质谱流式细胞技术还可用于蛋白翻译后修饰；

③可检测细胞存活率、细胞大小、mRNA转录子表达量、DNA合成速率以及蛋白酶活性等。

四、基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现

百泰派克生物科技的基于高精度质谱的免疫多肽组学分析及新抗原发现一站式解决方案包括我们专有的、高度敏感的免疫肽富集和鉴定方案。我们能够帮助您实现10,000个以上I型多肽和10,000个以上II型多肽的鉴定和识别。通过我们优化的高通量免疫多肽组学分析平台进行免疫肽组学分析，可从最小的样品材料中进行可重复的识别和定量。该服务可以应用于大规模的研究，旨在助力科研工作者寻找癌症、免疫疾病及传染病的解决方案，深入挖掘未知的靶标。

五、生物药物表征

百泰派克基于高分辨率质谱技术，MALDI TOF，高效色谱分离技术，提供一系列完善的生物药物分析方案，从蛋白质、多肽、抗体、疫苗等生物制品的氨基酸组成和一级结构分析，到产品变异性和纯度分析。旨在提供优质生物药物分析服务，帮助生物医药生产商提高生物药物品质。

百泰派克生物科技七大检测平台

百泰派克生物科技-生物制品表征，生物质谱多组学优质服务商

北京百泰派克生物科技有限公司致力于为生物/制药和医疗器械行业提供质量控制检测和项目验证等专业服务。公司实验室遵循NMPA、ICH、FDA和EMA等的法规和指导原则，通过CNAS/ISO9001双重质量体系认证，建立了完备的质量体系，数据冷热/异地备份，设备定期计量/期间核查，软件审计追踪，为客户提供一体化解决方案和技术服务，支持新药研发、药物申报注册和生产放行。

1.公司采用ISO9001质量控制体系，专业提供以质谱为基础的CRO检测分析服务；

2.获国家CNAS实验室认可，为客户提供符合全球药政法规的药物质量研究服务；

3.业务范围覆盖蛋白质组学、多肽组学、代谢组学、生物药物表征、单细胞分析、单细胞质谱流式、生信云分析以及多组学生物质谱整合分析等；

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