基于微流控液滴的高通量蛋白质标志物分析鉴定新方法研究

This project proposed microfluidic droplet-based strategies for high-throughput separation, digestion, identification and screening of disease-related and drug target proteins at low-abundance. To realize this purpose, we will propose a new droplet-based microreactor for both on-line protein digestion and as an electrospray ionization emitter for mass spectrometry analysis of the produced peptides, a segment flow protocol for real-time storage of proteins or peptides for coupling HPLC with MSn, and the integration systems combined with various separation techniques. These methods will efficiently increase the coverage of protein identification while eliminate the sample loss, cross contamination, non-specific absorption and memory effect. A contactless ESI of electrostaic spray ionization method will also be developed based on an electrostatic charging-discharging principle to realize the online mass spectrometry analysis of samples deposited on an insulating substrate of microchip or capillary. All the new methods developed in this project could provide platforms for understanding the recognition mechanism of protein and drug targets, early diagnosis of disease and drug therapy.

复杂样品中低丰度功能蛋白质的高效分离和高灵敏度检测，对于疾病相关蛋白的发现和筛选至关重要，本课题提出采用液滴微流控技术，实现低丰度疾病相关蛋白质和药物潜在靶标的高通量分离、酶解和分析鉴定，发展多相微流控芯片-质谱接口技术、新型液滴微酶反应器新方法以及与各种分离技术联用，实现蛋白质的多维分离、高效酶解和多肽组分的连续切分、实时存储及亚组分的连续质谱进样鉴定，提高复杂样品中低丰度和翻译后修饰蛋白质鉴定的深度覆盖；建立基于电极与样品电容耦合原理的非接触静电喷雾离子化新方法，实现芯片进样与在线质谱检测的联用，开展肝相关等疾病蛋白质的筛选研究，为了解蛋白质和药靶的分子识别机制、疾病早期诊断和药物治疗提供技术支撑。

复杂样品中低丰度功能蛋白质的高效分离和高灵敏度检测，对于疾病相关蛋白的发现和筛选至关重要，本课题采用液滴微流控技术，实现低丰度疾病相关蛋白质和药物潜在靶标的高通量分离、酶解和分析鉴定，发展多相微流控芯片-质谱接口技术、新型液滴微酶反应器新方法以及与各种分离技术联用，实现蛋白质的多维分离、高效酶解和多肽组分的连续切分、实时存储及亚组分的连续质谱进样鉴定，通过芯片进样与在线质谱检测的联用，提高复杂样品中低丰度和翻译后修饰蛋白质鉴定的深度覆盖，开展肝相关等疾病蛋白质的筛选研究，为了解蛋白质和药靶的分子识别机制、疾病早期诊断和药物治疗提供技术支撑。此外，膜蛋白在各种重要的生物学基本过程中起着举足轻重的作用，如物质运输，细胞信号转导和保护细胞结构等，因此在蛋白质组学意义上对膜蛋白的深入研究将会对以上过程的深入了解有所帮助，然而由于膜蛋白丰度比较低，憎水和结构比较复杂等特点导致了膜蛋白难以被有效的萃取分离和进一步的高效酶解，我们在本课题中发展了高效的膜蛋白分离、富集和酶解新方法，通过在纳米限域作用下实现膜蛋白的高灵敏、快速分析鉴定，对膜蛋白的结构和功能研究具有重要的指导意义。在课题资助下发表标注基金资助的论文25篇，培养博士毕业生6名，硕士毕业生2名，博士后出站1名，获教育部自然科学二等奖（蛋白质高效富集、酶解和质谱分析新技术和新方法，第三完成人）。