新型蛋白质均衡器的制备及其在蛋白质组样品预处理中的应用研究

蛋白质样品组成复杂、动态范围宽，低丰度蛋白质难以检测是制约蛋白质组学研究发展的一个重要因素。为了解决目前高丰度蛋白质去除过程中低丰度蛋白质损失以及商品化六肽库蛋白质均衡器均衡效果不理想的问题，本项目拟开展以下几个方面的研究工作：1）制备亲水性冷凝胶和亲水性磁性颗粒基质材料，降低蛋白质在材料表面的非特异性吸附；2）选择均衡性能好的M13噬菌体展示scFv文库和随机寡核苷酸组合库作为配基，分别将其固载于亲水性基质材料表面，制备新型蛋白质均衡器，提高蛋白质均衡器的均衡性能，实现蛋白质组学样品中多种、未知高丰度蛋白质的去除，并在不引起组分丢失的情况下，实现大量低丰度蛋白质的富集；3）将发展的蛋白质均衡器应用于正常人血清和抑郁症患者血清的预处理，以期发现更多的中低丰度差异蛋白质，为抑郁症患者的早期诊断和治疗奠定基础。

本项目针对蛋白质组样品预处理过程中存在的高丰度蛋白质去除造成低丰度蛋白质损失，以及商品化六肽库蛋白质均衡器均衡效果不理想等问题，开展了亲水性基质材料制备、新型蛋白质均衡器以及相应的样品预处理方法研究，并将其应用于实际样本的分析。制备了基于GO/PEI/Au/L-Cys复合纳米材料和GO/Fe3O4/PEI/Au/PEG复合纳米材料2种亲水性基质材料，并应用亲水作用原理成功地实现了糖基化肽段的富集，说明两种材料具有良好的亲水性；研发了基于噬菌体展示文库、基于寡核苷酸文库以及基于两性电解质的3种新型蛋白质均衡器，降低了血浆中高丰度蛋白质与中低丰度蛋白质的含量差异。其中基于两性电解质的新型蛋白质均衡器可将血浆蛋白质鉴定数量提高75%，肽段鉴定数目提高100%（原始血浆中鉴定到808个蛋白质和8735条肽段；经过处理后，可以鉴定到1418个蛋白质，16872条肽段），同传统的抗体柱方法鉴定结果相当。另外发展了基于纳米复合材料的血浆蛋白质分级预处理方法，经处理后，血浆蛋白质鉴定数量可提高100%，并且在原始血浆中仅鉴定到了2个低丰度蛋白质（<100 ng/mL），而在处理后的组分中，低丰度蛋白质可鉴定到11个，其中包括浓度低至15 pg/mL的表皮生长因子，使鉴定到的蛋白质浓度跨越范围从7个数量级增至9个数量级。最后将基于两性电解质的新型蛋白质均衡器成功应用于人肝癌高低转移细胞株差异蛋白质组学研究，共发现了71个差异蛋白质，其中14个差异蛋白质未见报道。应用于抑郁症患者差异蛋白质组学研究，发现了31个差异蛋白。为相关疾病的发生发展、诊断以及治疗提供了技术支撑。发表SCI论文6篇，申请发明专利5项，培养博士研究生4名。全面完成项目目标要求。