CN114509521B - 一种糖蛋白质组学样品前处理装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种糖蛋白质组学样品前处理装置及方法,其中,所述糖蛋白质组学样品前处理装置包括移液枪枪头,以及从下至上依次填充在所述移液枪枪头内的脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂。本发明所述糖蛋白质组学样品前处理装置通过脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂的协同组合,可以实现集成化对糖蛋白样品的预富集、还原烷基化、酶解、肽段除盐及完整糖肽富集的全过程。基于所述糖蛋白质组学样品前处理装置的样品前处理方法可有效降低样本处理过程造成的样品损失并缩短样本处理时间,可实现微量蛋白样本的大规模糖蛋白质组分析,提高完整糖肽的分析灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及生化分析技术领域,尤其涉及一种糖蛋白质组学样品前处理装置及方法。
技术背景
现有技术公开了糖基化是生物体内最普遍存在的一种翻译后修饰,在许多生物学和病理学过程中发挥重要作用。糖基化是一种动态的生物过程,异常的糖基化与许多重大疾病息息相关,全面分析完整糖蛋白并获得糖链、糖基化位点及位点占有率等信息,对揭示疾病的发生发展具有重要意义。然而完整的糖蛋白结构复杂、丰度低、离子化效率不理想,因此,如何进行高灵敏度、高效地获取糖基化信息是疾病生物标志物研究的热点和难点。
生物质谱分析具有高通量、高灵敏度、可以获得结构信息等特点,使得其在蛋白质糖基化研究中发挥着不可替代的重要作用。针对糖基化蛋白质丰度低和离子化效率低的问题,发展完整糖蛋白的有效分离和富集方法可极大地提高糖基化蛋白质组研究的灵敏度和深度。常规的完整糖蛋白分析步骤包括蛋白还原烷基化、蛋白酶酶解、肽段除盐、利用硼酸富集法、亲水相互作用色谱(Hydrophilic interaction chromatography,HILIC)富集法或凝集素富集法等对完整糖蛋白进行富集等步骤。与其他完整糖肽富集方法相比,HILIC富集方法具有普适性强、选择性高、操作简单的优点,是目前最广泛使用的完整糖肽富集方法。HILIC填料表面的功能基团主要是亲水的,主要有:中性的、离子交换、两性离子(ZIC-HILIC)、混合模式等。常规样本处理方法大部分都是在离心管中进行,需要较大的样本富集起始量。此外,每个步骤耗时长,往往需要2-3天的样本处理时间,中间存在多次液体转移步骤,不可避免会发生样本丢失不利于低丰度糖蛋白的鉴定,严重限制了其在稀有生物样品中的应用,比如免疫沉淀获得的样品、分泌蛋白质组和临床穿刺样本等。
基于此,集成化的微量样本处理方法受到了研究者的广泛关注。例如Zou Hanfa等发展集成化的糖蛋白质组富集方法,在吸头中完成了蛋白酶切和富集步骤,仅2.5h即可实现对30fmol IgG(免疫球蛋白G)完整糖蛋白的高灵敏鉴定;Zhang Hui等人结合三种不同的肽段富集方法和自动化液体处理平台,实现了高通量的微量糖蛋白质组样品前处理;这些工作诠释了集成化样品前处理技术在微量糖蛋白质组分析的独特优势,在节省了样本处理时间的同时提高了分析灵敏度及通量。
目前微量糖蛋白质组分析方法并没有做到单一集成化,仍然需要几种不用的吸头组合进行样本处理,或需事先对蛋白进行还原烷基化再进行随后的酶解富集,这些方法都不可避免地存在液体转移造成样本损失。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种糖蛋白质组学样品前处理装置及方法,旨在解决现有糖蛋白质组学样本处理过程易造成样品损失及样本处理时间较长的问题。
本发明的技术方案如下:
一种糖蛋白质组学样品前处理装置,其中,包括移液枪枪头,以及从下至上依次填充在所述移液枪枪头内的脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂。
所述糖蛋白质组学样品前处理装置,其中,所述移液枪枪头的规格为10μL;和/或,所述脱脂棉的填充量为0.5-2mg;和/或,所述HILIC填料的填充量为0.5-10mg;和/或,所述C18萃取膜的填充量为1-3个;和/或,所述混合离子交换树脂的填充量为0.4-2mg。
所述糖蛋白质组学样品前处理装置,其中,所述混合离子交换树脂为强阳离子交换树脂(SCX)和强阴离子交换树脂(SAX)的混合物,其中,强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂的质量比为1:1。
一种基于糖蛋白质组学样品前处理装置的样品前处理方法,其中,包括步骤:
使用有机溶剂及第一酸性水溶液对样品前处理装置进行活化、清洗和平衡处理,得到活化样品前处理装置;
将待测糖蛋白样品溶于裂解液中并进行酸化处理后加入到所述活化样品前处理装置中,经过离心处理,使待测糖蛋白样品富集到混合离子交换树脂上,所述裂解液中包括表面活性剂;
使用第一有机溶液清洗结合到混合离子交换树脂及C18萃取膜上的表面活性剂;
向活化样品前处理装置中依次加入蛋白还原试剂和蛋白酶溶液,完成待测糖蛋白样品的还原、烷基化及酶解过程,得到酶解多肽;
使用盐溶液将酶解多肽转移至C18萃取膜上,并使用第二酸性水溶液进行多肽除盐;
使用第二有机溶液将C18萃取膜上的酶解多肽转移至HILIC填料上,进行完整糖肽富集;
使用第三酸性水溶液对HILIC填料上的完整糖肽进行洗脱,得到完整糖肽。
所述的样品前处理方法,其中,所述有机溶剂为甲醇;所述第一酸性水溶液为柠檬酸钾溶液。
所述的样品前处理方法,其中,所述表面活性剂为十二烷基-beta-D-麦芽糖苷。
所述的样品前处理方法,其中,所述第一有机溶液为含乙腈的柠檬酸钾溶液。
所述的样品前处理方法,其中,所述蛋白还原试剂为TCEP;所述蛋白酶溶液为含IAA的胰蛋白酶溶液.
所述的样品前处理方法,其中,所述盐溶液为NaCl溶液;所述第二酸性水溶液为TFA水溶液。
所述的样品前处理方法,其中,所述第二有机溶液为含TFA的乙腈溶液;所述第三酸性水溶液为TFA水溶液。
有益效果:本发明提供了一种糖蛋白质组学样品前处理装置,其包括移液枪枪头,以及从下至上依次填充在所述移液枪枪头内的脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂。本发明所述糖蛋白质组学样品前处理装置通过脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂的协同组合,可以实现集成化对糖蛋白质组学样品的预富集、还原烷基化、酶解、肽段除盐及完整糖肽富集的全过程。基于所述糖蛋白质组学样品前处理装置的样品前处理方法可有效降低样本处理过程造成的样品损失并缩短样本处理时间,可实现微量蛋白样本的大规模糖蛋白质组分析,提高完整糖肽的分析灵敏度。
附图说明
图1为本发明提供的糖蛋白质组学样品前处理装置的结构示意图,其中,1为移液枪枪头,2为脱脂棉,3为HILIC填料,4为C18萃取膜,5为混合离子交换树脂。
图2为本发明提供的糖蛋白质组学样品前处理装置的使用状态示意图,其中,1为移液枪枪头,2为脱脂棉,3为HILIC填料,4为C18萃取膜,5为混合离子交换树脂,6为离心管,7为支撑块,8为离心机。
图3中a为不同HILIC使用量下完整糖肽与糖链的鉴定结果,b为不同胰蛋白使用量下完整糖肽与糖链的鉴定结果,c为不同乙腈浓度下完整糖肽与糖链的鉴定结果。
图4为免疫球蛋白G糖基化分析效果图,其中,a为1μg IgG和10μg IgG上样量鉴定到的完整糖肽的谱图匹配数(GPSMs),完整糖肽及糖链数目;b为三次重复实验总共鉴定到的IgG完整糖肽;c为双岩藻糖化的IgG完整糖肽串级谱,母离子为三价加氢[M+3H]3+,质荷比m/z 981.39。
图5为IgG完整糖肽的鉴定效果图,其中,a为起始量分别为100ng,10ng,1ng IgG鉴定到的完整糖肽及糖型;b为起始量为1ng IgG完整糖肽的平均LC-MS图,保留时间为13min到20min。
图6为胰腺癌KP4细胞系分泌蛋白的糖基化分析效果图,其中,a为起始量分别为1μg,25μg分泌蛋白鉴定到的完整糖肽、糖基化位点、糖蛋白及糖型,b为起始量为1μg分泌蛋白,三次技术重复实验鉴定到的完整糖肽的韦恩图。c为起始量为25μg分泌蛋白,鉴定到的170种糖蛋白的GO分子功能富集图。
具体实施方式
本发明提供了一种糖蛋白质组学样品前处理装置及方法,为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1和图2,本发明实施方式提供了一种糖蛋白质组学样品前处理装置,如图所示,其包括移液枪枪头1,以及从下至上依次填充在所述移液枪枪头内的脱脂棉2、HILIC填料3、C18萃取膜4和混合离子交换树脂5。
本实施例提供的糖蛋白质组学样品前处理装置能够实现在一个移液枪枪头内完成糖蛋白质组样品的预富集、还原烷基化、酶解、肽段除盐及完整糖肽富集的全过程,避免多次样本转移和冻干造成的样本损失及污染,并将原本需要2-3天的样品前处理步骤缩短至3小时,有效提高了糖蛋白质组分析的检测灵敏度和效率。
在一些实施方式中,所述移液枪枪头的规格为10μL,但不限于此。
在一些实施方式中,所述脱脂棉的填充量为0.5-2mg,例如0.5mg、0.75mg、1mg、2mg,以及上述点值之间的具体点值,限于篇幅及出于简明的考虑,本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值,进一步优选为1mg。
在一些实施方式中,所述HILIC填料的填充量为0.5-10mg,例如可以是0.5mg、1mg、1.5mg、2mg、4mg、6mg、8mg或10mg,以及上述点值之间的具体点值。作为举例,所述HILIC填料为ZIC(两性离子)-HILIC填料,两性离子的HILIC是一种特殊的亲水作用模式,它的固定相带有正负双电荷。
在一些实施方式中,所述C18萃取膜的填充量为1-3个,例如1个、2个或3个。
在一些实施方式中,所述混合离子交换树脂的填充量为0.4-2mg,例如可以是0.5mg、1mg、1.5mg、2mg、4mg、6mg、8mg或10mg,以及上述点值之间的具体点值。
在一些实施方式中,所述混合离子交换树脂为强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂的混合物,其中,强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂的质量比为1:1。
在一些实施方式中,基于所述糖蛋白质组学样品前处理装置,本发明还提供一种糖蛋白质组学样品前处理方法,其包括步骤:
S10、使用有机溶剂及第一酸性水溶液对样品前处理装置进行活化、清洗和平衡处理,得到活化的样品前处理装置;
S20、将待测糖蛋白样品溶于裂解液中并进行酸化处理后使其pH为2-3,然后加入到所述活化的样品前处理装置中,经过离心处理,使待测糖蛋白样品富集到混合离子交换树脂上,所述裂解液中包括表面活性剂;
S30、使用第一有机溶液清洗结合到混合离子交换树脂及C18萃取膜上的表面活性剂;
S40、向活化样品前处理装置中依次加入蛋白还原试剂和蛋白酶溶液,完成待测糖蛋白样品的还原、烷基化及酶解过程,得到酶解多肽;
S50、使用盐溶液将酶解多肽转移至C18萃取膜上,并使用第二酸性水溶液进行多肽除盐;
S60、使用第二有机溶液将C18萃取膜上的酶解多肽转移至HILIC填料上,进行完整糖肽富集;
S70、使用第三酸性水溶液对HILIC填料上的完整糖肽进行洗脱,得到完整糖肽样品。
本实施例提供的糖蛋白质组学样品前处理方法通过脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂的协同组合,实现了集成化对糖蛋白样品的预富集、还原烷基化、酶解、肽段除盐及完整糖肽富集的全过程。所述糖蛋白质组学样品前处理方法可有效降低样本处理过程造成的样品损失并缩短样本处理时间,可实现微量蛋白样本的大规模糖蛋白质组分析,提高完整糖肽的分析灵敏度。即使将糖蛋白质组样本的处理起始量降低至低微克甚至纳克级别,依然保持高灵敏,高重复性的糖基化鉴定结果,为微量珍稀样本的完整糖肽研究提供新的方法。
在一些实施方式中,所述有机溶剂为甲醇;所述第一酸性水溶液为柠檬酸钾溶液,优选为100mM柠檬酸钾溶液(pH 3.0),10mM柠檬酸钾溶液(pH 3.0)。
在一些实施方式中,所述表面活性剂为十二烷基-beta-D-麦芽糖苷,但不限于此。
在一些实施方式中,所述第一有机溶液为纯乙腈或含乙腈的柠檬酸钾溶液,优选含20%(v/v)ACN的8mM柠檬酸钾溶液(pH 3.0)。
在一些实施方式中,所述蛋白还原试剂为TCEP,TCEP是一种非常有效的硫醇类还原剂,广泛用作蛋白质化学及蛋白质组学研究中二硫键的定量还原剂。该试剂在水溶液中的稳定性和溶解性都很好。在酸性、碱性溶液中的稳定性也不错。与其他类别的硫醇类还原剂如DTT相比,TCEP不仅是一种高效的二硫键还原剂,而且在某些巯基的交联反应中不需要除掉。因而在蛋白质化学及蛋白质组学研究常常优先选择TCEP。
在一些实施方式中,所述蛋白酶溶液为含IAA的胰蛋白酶溶液。其中,IAA用于蛋白的烷基化,胰蛋白酶用于糖蛋白的酶解。
在一些实施方式中,所述盐溶液为高pH值高浓度的NaCl溶液,优选为500mM NaCl溶液(pH 10.0);所述第二酸性水溶液为TFA水溶液,优选为0.1%(v/v)TFA水溶液。
在一些实施方式中,所述第二有机溶液为含TFA的乙腈溶液,优选为含1%(v/v)TFA的80%(v/v)ACN溶液;所述第三酸性水溶液为TFA水溶液,优选为0.1%(v/v)TFA水溶液。
下面通过具体实施例对本发明做进一步的解释说明:
实施例1
一种集成化糖蛋白质组学的样品前处理装置及样品前处理方法的结构示意图分别如图1和图2所示,其中,1为移液枪枪头,2为脱脂棉,3为HILIC填料,4为C18膜,5为混合离子交换树脂,6为离心管,7为支撑块,8为离心机。
样品前处理装置的制备方法如下:在10μL移液枪枪头中依次装入1mg脱脂棉当柱塞,0.5mg HILIC填料,1层C18膜,0.4mg混合离子交换树脂颗粒(SCX/SAX的质量比为1:1的混合),得到所述样品前处理装置。
基于上述样品前处理装置的样品前处理方法包括如下步骤:
1.1利用60μL甲醇对上所述的样品前处理装置进行活化,利用离心让液体流下。
1.2依次利用60μL 100mM柠檬酸钾溶液(pH 3.0),60μL 10mM柠檬酸钾溶液(pH3.0)对1.1处理后的装置进行平衡,利用离心让液体流下。
1.3将1μg待测蛋白样品IgG(血清免疫球蛋白G)溶于裂解液(20mM HEPES pH 7.4,150mM NaCl,600mM盐酸胍,1%(w/v)DDM,1mM PMSF)中,利用甲酸将待1μg测蛋白样品IgG的pH调至2-3,并加入到1.2处理后的装置上,离心进行上样。重复该步骤1次。
1.4依次用60μL含有20%(v/v)ACN的柠檬酸钾溶液(pH 3.0),60μL纯乙腈溶液对上样后的装置进行清洗。
1.5加入20μL 10mM TCEP对清洗后的蛋白在室温条件下进行还原15min。
1.6利用离心将1.5的液体甩干并加入60μL 50mM Tir-HCl(pH 8.0)溶液进行pH转换。
1.7加入10μL 10mM IAA,1微克胰蛋白酶进行蛋白烷基化及酶解。
1.8使用60μL 500mMNaCl溶液(pH 10.0)将酶解多肽从混合离子交换树脂转移至C18膜。
1.9使用60μL 0.1%(v/v)TFA(v/v)水溶液进行肽段除盐。
1.10使用60μL含1%(v/v)TFA的80%(v/v)ACN溶液将多肽从C18膜上洗脱下来,而完整糖肽转移到HILIC填料上,非糖基化肽则被除去。
1.11使用60μL含1%(v/v)TFA的80%(v/v)ACN溶液清洗HILIC固定相,除去非特异性吸附。
1.12使用60μL 0.1%(v/v)TFA洗脱完整糖肽,收集洗脱液,得到完整糖肽样品,用于质谱分析。
质谱检测采用的是纳升液相色谱-质谱系统,具体检测条件如下:
液相是Easy-nLC 1000系统(Thermo),色谱柱为实验室自备C18色谱柱(1.9μm,15cm×100μm i.d.),流速均为250nL/min。流动相组成为:A相,含0.1%(v/v)FA的超纯水;B相:含0.1%(v/v)FA的ACN溶液。色谱梯度为:0-3min,5%-10%B;3-45min,10%-40%B;45-50min,40%-55%B;50-51min,55-90%B;51-60min,90%B。
质谱参数设置:一级质谱扫描范围为400-1800(m/z),分辨率=70k;二级采集为DIA模式,采取阶梯能量的HCD碎裂模式,能量分别为20%/30%/30%;分辨率为17.5k;分离窗口3.0m/z;动态排除时间为20s。
质谱数据的分析方法如下:
使用数据软件为XCalibur4.0、pGlyco 2.0及origin 9.0。产生的质谱数据利用pGlyco 2.0进行完整糖肽鉴定分析,搜库参数设置如下:一级和二级离子的容差设置分别为10ppm,和20ppm;酶切类型设置为胰蛋白酶特异性酶切,最大漏切数为2;固定修饰含Cysteine carbamidomethylation(+57.021Da),可变修饰为Met(+15.995Da)及acetylation on proteinN-term(+42.011Da);对于IgG样品,蛋白质数据库包含4个IgG亚型(IgG1-4,其Uniprot ID分别为P01857、P01859、P01860和P01861);对于KP4样品,数据库于2019年1月21日下载,包含20413个条目(Homo sapiens),FDR(False discovery rate)<1%。在GlycoWorkbench的辅助下对搜库结果进行分析、验证。
实施例2不同HILIC填料使用量对完整糖肽富集的优化
本实施例2与实施例1的区别仅在于样品前处理装置中HILIC填料的使用量不同,在这里分别使用0.5mg,1mg,2mg,其他的按照实施例1所述的通用条件处理,并进行完整糖肽富集效果的对比,结果如图3中a所示,0.5mg的HILIC填料相对于1μg样本起始量的蛋白样品已经足够。
实施例3不同胰蛋白酶使用量对完整糖肽富集的优化
本实施例3与实施例1的区别仅在于样品前处理方法中步骤1.7中使用胰蛋白酶的量不同,在这里分别使用1μg,0.2μg,0.04μg,0.002μg,其他的按照实施例1所述的通用条件处理,并进行完整糖肽富集效果的对比,结果如图3中b所示,随着胰蛋白酶用量的增多,更多完整糖肽及糖链被富集与鉴定到。
实施例4不同乙腈浓度对完整糖肽富集的优化
本实施例4与实施例1的区别仅在于样品前处理方法中步骤1.10及1.11中使用乙腈浓度不同,在这里分别使用70%ACN(v/v),80%ACN(v/v),85%ACN(v/v),90%ACN(v/v),其他的按照实施例1所述的通用条件处理,并进行完整糖肽富集效果的对比,结果如图3中c所示,当ACN浓度较低时,完整糖肽不能很好的保留在HILIC填料上,而当ACN的体积百分比提高到80%时,完整糖肽及能够较好的保留并被鉴定到。
实施例5不同IgG上样量条件下完整糖肽的鉴定效果对比
本实施例5与实施例1的区别仅在于样品前处理方法中步骤1.3蛋白样品IgG上样量的不同,在这里分别使用1μg,10μg,其他的按照实施例1所述的通用条件处理(除了10μg上样量时,实例1中步骤1.7使用2μg胰蛋白酶),并进行完整糖肽富集效果的对比,结果如图4所示。本发明将完整糖肽富集的所有前处理过程都无缝衔接,极大减少了还原烷基化、酶解及冻干所需要的时间,只需要2-3个小时就能完成所有过程,极大程度地节约了时间成本。本发明的前处理方法是在枪头中进行,可以借助离心力完成溶液的置换,因此可以在一次实验过程中使用同一个离心机同时操作多个样本,提高处理样本的通量。我们考察了同时处理3个枪头同时处理1μg IgG的实验重复性。在优化的条件下,平均每个枪头处理得到的样品经一次质谱检测能鉴定到86条特异的完整糖肽,41种糖链组成,242张GPSMs,具有很好的鉴定数目重复性(coe cient ofvariation(CV)<4.36%,n=3),如图4中a所示。三次重复总共能够鉴定到117条特异的完整糖肽,其中包含53种N-糖链组成(图4中b所示)。当样品起始处理量为10μg IgG,平均每个枪头处理得到的样品经一次质谱检测能鉴定到104条特异的完整糖肽(CV<6.66%,n=3),三次重复总共能够鉴定到139条特异的完整糖肽,其中包含63种N-糖链组成(图4中b所示)。据我们所知,这是起始样品处理量只有1μg和10μg时,目前最大的IgG完整糖肽鉴定规模。当样品处理量降低10倍,从10μg降低到1μg,还能鉴定到2/3的完整糖肽,证明本发明具有很高的灵敏度。并且我们成功鉴定到低丰度的双岩藻化的IgG完整糖肽(图4中c所示)。
实施例6纳克级IgG上样量的完整糖肽鉴定
本实施例6与实施例1的区别仅在于样品前处理方法中步骤1.3蛋白样品IgG上样量的不同,在这里分别使用100ng,10ng,1ng,其他的按照实施例1所述的通用条件处理,并进行完整糖肽富集效果的对比,结果如图5所示,即使样品的起始处理量降低100ng,10ng,1ng时,本发明方法依然能分别鉴定到25,11及3条完整糖肽,含14,7,2种糖型。特别的,当上样量为1ng时,样本仍然能得到很好的处理,在一级质谱中,IgG的完整糖肽仍然能很好地被质谱检测到(如图5中b所示)。
实施例7集成化、高灵敏的糖蛋白质组学方法对胰腺癌细胞系KP4分泌蛋白的糖基化分析
本实施例7与实施例1的区别仅在于样品前处理方法中步骤1.3,1.7步骤及液相色谱-质谱系统不同,其他的按照实施例1所述的通用条件处理。步骤1.34里的蛋白样品在这里分别使用1μg,25μg胰腺癌细胞系KP4分泌蛋白,当25μg上样量时,步骤1.7使用2μg胰蛋白酶)。液相及质谱检测方法如下:
液相为Easy-nLC 1000系统(Thermo),色谱柱为实验室自备C18色谱柱(1.9μm,20cm×100μm i.d.),流速均为250nL/min。A相,含0.1%(v/v)FA的超纯水;B相:含0.1%(v/v)FA的90%(v/v)ACN溶液。色谱梯度为80min:0-2min,3%-7%B;2-62min,7%-30%B;62-72min,30%-55%B;72:00-72:10min,55%-97%B,72:10-80min,97%B。
质谱参数设置:一级质谱扫描范围为400-1800(m/z),分辨率=120k;二级采集为DIA模式(Top20),采取阶梯能量的HCD碎裂模式,能量分别为20%/30%/30%;分辨率为15k;分离窗口3.0m/z;动态排除时间为20s。
为了考察Intact glycoSISPROT在复杂样品中应用的可行性,我们将该方法应用于胰腺癌细胞系KP4的分泌蛋白组糖基化研究中。结果如图6中a所示,当起始样品为1μgKP4分泌蛋白时,总共鉴定到175种独特的完整糖肽,对应48种糖蛋白的59个糖基化位点和54种糖型。并且≥40%完整糖肽能在3次技术重复中被重复鉴定到,证明本发明具有很好的技术重复性(图6中b所示)。当起始样品为25μg KP4分泌蛋白时,总共鉴定到833种独特的完整糖肽,对应170种糖蛋白的269个糖基化位点和134种糖型。对鉴定的170种糖蛋白进行分子功能富集分析(Gene Ontology,使用的是DAVID(version 6.8),p≤0.05),结果如图6中c所示。与跨膜受体整合素和细胞外胶原蛋白结合的蛋白质显著富集,这与胰腺肿瘤致密的细胞外基质成分及其参与细胞粘附和细胞运动的调节是一致的。此外,与配体、受体结合相关的信号转导蛋白、免疫反应调节、癌细胞耐药相关的蛋白也显著富集到。这些结果与胰腺肿瘤微环境的分子特征一致,为进一步探索其功能重要性提供翔实的数据基础。
综上所述,本发明提供了一种集成化的、高重复、高通量、高灵敏、适用于微量样本完整糖肽分析的糖蛋白质组学样品前处理装置。本发明实现了在一个装置中完成完整糖肽富集的所有前处理步骤,避免多次液体转移、冻干及非特异性吸附造成的样本损失,具有较高的富集灵敏度。利用该样品前处理装置及方法,成功对IgG胰腺癌分泌细胞KP4的分泌蛋白组进行糖基化研究,极大程度地减少了样本的处理时间并提高了样本处理的通量,并实现了完整糖肽的高灵敏鉴定,结果充分证实了本发明在完整糖肽方面的优异性,为微量样本的完整糖肽分析提供新颖有效的技术手段,并为研究重大疾病的发病机制、疾病诊断、防治和新药开发等提供重要的理论基础,具有广阔的应用前景和巨大的市场价值。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种糖蛋白质组学样品前处理装置的样品前处理方法,其特征在于,包括步骤:使用有机溶剂及第一酸性水溶液对样品前处理装置进行活化、清洗和平衡处理,得到活化样品前处理装置;
将待测糖蛋白样品溶于裂解液中并进行酸化处理后加入到所述活化样品前处理装置中,经过离心处理,使待测糖蛋白样品富集到混合离子交换树脂上,所述裂解液中包括表面活性剂;
使用第一有机溶液清洗结合到混合离子交换树脂及C18萃取膜上的表面活性剂;
向活化样品前处理装置中依次加入蛋白还原试剂和蛋白酶溶液,完成待测糖蛋白样品的还原、烷基化及酶解过程,得到酶解多肽;
使用盐溶液将酶解多肽转移至C18萃取膜上,并使用第二酸性水溶液进行多肽除盐;
使用第二有机溶液将C18萃取膜上的酶解多肽转移至HILIC填料上,进行完整糖肽富集;
使用第三酸性水溶液对HILIC填料上的完整糖肽进行洗脱,得到完整糖肽;
所述糖蛋白质组学样品前处理装置,包括移液枪枪头,以及从下至上依次填充在所述移液枪枪头内的脱脂棉、HILIC填料、C18萃取膜和混合离子交换树脂;
所述混合离子交换树脂为强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂的混合物,其中,强阳离子交换树脂和强阴离子交换树脂的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述有机溶剂为甲醇;所述第一酸性水溶液为柠檬酸钾溶液。
3.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述表面活性剂为十二烷基-beta-D-麦芽糖苷。
4.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述第一有机溶液为含乙腈的柠檬酸钾溶液。
5.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述蛋白还原试剂为TCEP;所述蛋白酶溶液为含IAA的胰蛋白酶溶液。
6.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述盐溶液为NaCl溶液;所述第二酸性水溶液为TFA水溶液。
7.根据权利要求1所述的样品前处理方法,其特征在于,所述第二有机溶液为含TFA的乙腈溶液;所述第三酸性水溶液为TFA水溶液。
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