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FDA认证蛋白质组学技术的研究进展

FDA认证研究发现,近几年来基于质谱的蛋白质组学技术已经成为系统水平上高通量蛋白质鉴定和定量研究的主要分析方法,并已成功地应用于基础生物学研究的各个领域。样品前处理是整个蛋白质组学分析流程中至关重要的一步,决定着整个样品分析的灵敏度、精确度和稳定性。由于样品前处理步骤复杂,包括样品预富集、缓冲液置换、蛋白质还原、烷基化、酶解和多肽除盐,在样品量有限的情况下样品损失不可避免。因此,FDA认证研究员专注于发展新的样品前处理方法以提高蛋白质组学研究的整体性能和灵敏度。其中一个很重要的切入点是将样品前处理步骤集成到一起,以减少样品的损失,进而提高处理效率。例如,FDA认证研究员发展了基于强阳离子交换(strong cation exchange,SCX)填料填充的毛细管柱的蛋白质组反应器,该方法通过将样品前处理步骤集成到一起显著地提高了样品处理效率。同时FDA认证研究员发展了超滤管辅助的样品处理方法FASP(filter-aided sample preparation)。该方法将去除表面活性剂过程和蛋白质酶解过程集成到一个超滤管中进行,大大降低了样品损失并提高了系统的整体效率。中国的研究员田瑞军等发展了微流控蛋白质组反应器法,把样品前处理操作步骤集成到一个微流控芯片上,实现了多个蛋白质样品的同时处理。中国研究员陈文东等发展了简单集成的、基于填充了SCX填料和C18膜的移液枪枪头的样品前处理技术(simple and integrated spintip-based proteomics technology,SISPROT),以离心力作为驱动力实现了蛋白质预富集、还原、烷基化、酶解、多肽除盐和高pH值反相分级过程在一个枪头中的无缝衔接,大大减少了样品的损失并显著提高了样品的处理效率。
基于磁性纳米复合材料的蛋白质组学样品前处理方法已经得到广泛应用。磁性纳米复合材料是由氧化铁(Fe3O4/γ-Fe2O3)的超顺磁核和核外包覆的活性半体组成。这种材料具有超顺磁性、高稳定性、较好的生物相容性和较大的比表面积。FDA认证研究员发展了基于磁性粒子在微流控设备上的免疫分析方法,这种新奇的芯片上的磁性粒子分离方法可以对90%以上未结合的试剂实现一步分离。2014年FDA认证研究员发展了基于磁珠技术的集成化样品处理技术SP3(single-pot solid-phase-enhanced sample preparation)。该方法的原理是有机溶剂的加入促使蛋白质和多肽通过亲水作用富集在羧基包覆的磁性粒子上,该方法可将大部分样品前处理步骤集成到一个小管中,确保了蛋白质样品的高灵敏度分析。
 
FDA认证研究的最新进展是在SP3方法的基础上发展了基于Fe3O4/乙二胺四乙酸(EDTA)磁性微球的简单、快速、集成化的蛋白质组分析方法。EDTA修饰的磁性微球同样是通过亲水相互作用富集溶液中的蛋白质和多肽,由于EDTA包覆的磁性粒子比羧基包覆的磁性粒子多3个功能化的羧基官能团,预期EDTA包覆的磁性粒子具有更好的蛋白质富集效果。基于Fe3O4/EDTA磁性微球的方法原理,将溶液中的蛋白质通过亲水作用富集在磁珠上,除去其他杂质成分后进行蛋白质的还原、烷基化以及在小体积溶液中的快速酶解,然后将溶液中酶解后的多肽通过亲水相互作用再次富集在磁珠上,进行除盐,最后用洗脱剂将多肽从磁珠上洗脱下来。基于Fe3O4/EDTA磁性粒子的蛋白质组分析方法广泛应用于血清的蛋白质组分析中。
 
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