蛋白质多维分析的新型多功能探针的设计合成和标记策略研究

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继基因组学之后,蛋白质组学成为了当今生命科学、化学和医学科学研究中共同关注的另一大课题和研究热点。随着蛋白质组学研究的深入,对同一生物体系中蛋白质表达种类的识别和鉴定、表达位置及分布的定位分析,以及更重要的其表达水平动态变化的准确定量,以便获得全面而准确的信息,已经成为了蛋白质组学的重要研究目标和急需解决的难题,对生命奥秘的揭示、临床诊断以及药物筛选等领域的发展具有重要的意义。在极具挑战的蛋白质组学研究的进程中,发展高灵敏、高选择性的新分析技术和方法是解决复杂生物体系中蛋白质分析所面临的新问题的有效途径,各国的分析科学家和生物学家等也不断地朝这个方向开展深入的研究。在近年来所发展的多种分析技术和方法中,基于标记策略的荧光和质谱技术成为了蛋白质组学研究中的两大主流技术。荧光技术具有灵敏度高(尤其是LIF是最灵敏的检测方法)、时空分辨能力强;荧光成像可实现可视化,能够对蛋白质进行直观的实时和原位观察和分析。而质谱技术,分子质谱具有强大的结构分析能力,能够鉴定蛋白质的种类并可提供相对定量的信息;作为元素最理想的分析技术一元素质谱(ICP-MS)具有其他技术无法比拟的准确和绝对定量的能力,通过蛋白质含有的内源元素或者外源元素的标记,结合专一的识别方法或者高效的分离技术,能够实现蛋白质的准确绝对定量。这些技术各有优势和不足,相对于单一技术的应用,若将荧光和质谱技术有机结合起来将为蛋白质组学的研究提供一个更加强大和相对完善的分析平台,将为解决同一样品中蛋白质的识别、可视化和量化等难题提供可靠的新途径和有力的新工具,推动蛋白质组学研究的发展。   针对蛋白质研究的选择性识别、可视化定位和准确定量等同时分析的要求,我们发展了新型的多功能探针和标记策略,开展了蛋白质的荧光和元素质谱联合检测分析方法研究。本硕士论文全文主要包括以下四个部分:   第一章对蛋白质的背景知识进行了概述,着重介绍和综述了蛋白质的各种标记策略和相应的分析检测技术和方法的研究进展,在此基础上提出了本论文的选题依据、研究内容和意义。   第二章发展了基于稀土元素标签MMA-DOTA-Eu和荧光标签FITC依次标记同一目标分子于蛋白分子的活性巯基和氨基的双标记策略,并建立了基于这种双标记策略的多肽/蛋白质柱后同位素稀释.元素质谱ICP-MS绝对定量和激光诱导荧光LIF检测的二维分析平台;并成功应用于三种模型肽Vas、Som和GGYGGC的检测中,实现了三种多肽的高灵敏识别、分离和定量分析。通过比较结果可知,HPLC-ICP-MS对三种多肽的检出限分别为0.130,0.130和0.259nmol L-1,比CE-LIF低出两个数量级,显示出HPLC-ICP-MS在多肽/蛋白质的检测中的优势。该方法初步实现了对同一目标分子的荧光和元素质谱同时检测的目标。   第三章设计合成了集荧光基团、元素基团和靶向基团于一体的三功能探针cRGD-AMF-DOTA-Eu,并结合激光共聚焦显微镜(CLSM)和元素质谱(ICP-MS)等技术,建立了基于靶向多肽介导的多功能探针的癌症标志物和癌细胞的荧光成像和ICP-MS检测的新方法。我们将其应用于癌症的重要标志物αvβ3/5整联蛋白和相关的癌细胞的研究,同时实现了它们的高特异性标记、高灵敏识别、高分辨荧光成像定位与准确定量,获得可视化和量化等更加全面和准确的信息,为癌症的早期诊断开辟了一条新途径。   第四章总结了本论文的研究工作,并对这一领域将来进一步的发展和研究趋势进行了展望。
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