基于苯并吡喃类化合物凝胶上糖蛋白预染检测技术的建立

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目的:  1.在苯并吡喃类化合物基础上合成筛选出一系列含酰肼基团染料,针对性地对复杂蛋白样品中的糖基化蛋白进行检测。  2.为糖基化蛋白质组学研究人员提供相对于凝胶后染模式更为便捷、高效、可靠且灵敏的糖基化蛋白特异性预染检测技术。  方法:  1.根据文献理论指导及实验室实验经验得出苯并吡喃类化合物母核在凝胶分离过程中对蛋白质基本无吸附性,此特点有利于其在糖基化蛋白染色中保持良好的选择性,此外根据含酰肼基团的染料可通过希夫碱反应特异性地结合糖基化糖蛋白肽链部分。根据以上两点合成筛选系列含酰肼基团染料的苯并吡喃类化合物作为备选染料。  2.在备选染料中挑选出溶解性好、荧光强、合成产率高、毒性低且合成成本低廉的染料进行下一步考察。  3.混合糖基化标准蛋白及非糖基化标准蛋白样品且从小鼠肝、心肌、肾脏、脑、血液等组织中挑选出合适蛋白样品对建立的预染检测法进行考察,组织样品必须包含一定量糖基化蛋白。  4.建立希夫碱反应氧化部分,要求温和氧化反应,氧化性过强的氧化剂可将醛基过度氧化为羧酸,导致检测方法选择性的失效。从不同无机氧化剂中挑选适合氧化剂,且对氧化剂浓度、氧化温度、氧化时间等条件进行考察,确保充分氧化。  5.筛选适合的还原剂中和过量残留的氧化剂,要求充分中和过量残留氧化剂且不影响下步染料结合反应。从不同还原剂中挑选适合还原剂,且对还原剂浓度、还原温度、还原时间等条件进行考察,确保充中和残留氧化剂。  6.基于挑选出的染料对已经包含醛基的糖基化蛋白进行结合染色,同样需要对染料的浓度、溶液体系、反应温度、反应时间等条件进行筛选。最终要求结合了染料的糖基化蛋白适应下步凝胶电泳系统及荧光采集仪器。  7.对分离好蛋白的凝胶在荧光采集仪下选择适应波长对染料进行激发,从而采集糖基化蛋白荧光信号。  8.从去糖基化、糖蛋白富集、质谱、同其他糖基化检测试剂盒比较等方面对建立好的糖基化蛋白特异性预染检测技术的选择性进行进一步考察。  结果:  1.从所获得的苯并吡喃类染料中筛选出4H-[1]-苯并吡喃[4,3-b]噻吩-2-甲酸酰肼染料作为预染检测法筛选基础,其在溶解性、荧光及成本方面均优于其他备选染料。  2.从氯铬酸吡啶、高碘酸、高碘酸钠、双氧水等中弱氧化剂中挑选出高碘酸作为希夫碱反应氧化部分氧化剂,其能在在一定浓度条件下在15分钟内将糖基化蛋白不过度氧化。  3.从亚硫酸钠、抗坏血酸(VC)、亚硫酸氢钠等常见还原剂中筛选出抗坏血酸用于定量消除过量残留高碘酸,其优势在于在不影响下步染料结合反应的前提下,可以肉眼观察是否完全消除过量残留高碘酸。  4.基于以上研究结果建立糖基化蛋白特异性预染检测技术,操作步骤如下:  (1)在10μL含0.5-10μg蛋白样品(不足10μL用重蒸水补足)中加入等量0.03 M高碘酸水溶液,置于避光处进行氧化反应10 min;  (2)在反应液中加入0.3 M抗坏血酸5μL,摇匀反应1 min;  (3)在反应液中加入浓度为1.4%4H-[1]-苯并吡喃[4,3-b]噻吩-2-甲酸酰肼DMF溶液2.5μL,不同温度环境下反应30min;  (4)在反应液中加30μl体积3X上样缓冲液,摇匀;  (5)电泳,观察。  5.将新建立的糖基化蛋白特异性预染检测技术同Pro-Q Emerald488糖蛋白检测试剂盒从灵敏度及选择性角度进行对比,均与Pro-Q Emerald488相当。  6.人血清阳性信号区通过质谱途径检测到25个糖基化蛋白质,进一步证明了新建立的糖基化蛋白特异性预染检测技术对糖基化蛋白质检测的选择性。  结论:  建立的糖基化蛋白特异性预染检测技术,灵敏度高达4-8 ng/5μL,选择性好,是一种便捷、高效、可靠且灵敏的糖基化蛋白特异性检测技术。
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