MALDI成像质谱中的蛋白质鉴定策略简介

Posted 2020-12-09

本节继续就MALDI成像质谱工作流程中的蛋白质提取策略进行整理。
MALDI成像质谱法激光捕获显微切割蛋白提取
激光捕获显微切割（LCM）常见于对靶向组织样及细胞样品进行分析，因为LCM可以通过显微镜结合激光瞄准系统从异质环境中提取单个细胞样品。LCM使用激光可对组织进行穿孔并有效切除目标区域，将其与相邻组织分开，然后使用非接触方法（例如激光诱导的前向转移（LIFT））收集分离的组织。
LCM通常使用紫外线（UV）和/或红外线（IR）激光进行组织穿孔和收集。收集到的组织样品通过均质化方法和自下而上或自上而下的方法进行分析。高分辨能力的FT-ICR MS与空间定位的LCM也结合用于从IMS数据中进行蛋白质谱鉴定。这两个平台被用于研究和鉴定胶质母细胞瘤小鼠模型中的蛋白质，蛋白质能够从组织的肿瘤和非肿瘤区域中被特异性鉴定。使用parafilm膜辅助显微解剖（PAM）将LCM和MALDI IMS集成方法在IMS分析过程中实现了快速，低成本的基于LCM的蛋白质组学分析。LCM还可以针对组织中特定细胞类型进行空间的蛋白质组信息收集，但由于组织丢失，灵敏度可能会很差，并且采集时间也较长。
MALDI成像质谱法凝胶法蛋白提取
凝胶是一种超吸收性聚合物，其特征在于能够保留相当大体积的液体，并且成本低廉，通过如丙烯酰胺等水溶性凝胶单体聚合，聚合后通过穿刺活检等方法获得特定直径的凝胶。凝胶可以进行脱水，再通过如胰蛋白酶等酶溶液从而再水化。所得的凝胶放置在组织表面上，对空间定向的蛋白质进行消化从而将肽提取到凝胶中，最后将肽从凝胶上洗脱下来进行LC-MS/MS分析。最初对水凝胶的研究，是想将其作为IMS从组织中获得空间定位的蛋白质谱鉴定的一种经济有效的补充方法，它通过激光打印的模具制造出用于大鼠小脑中提取和消化蛋白质的离子型水凝胶，并使用聚丙烯酰胺进一步优化了水凝胶的制备，以用于组织分析。通过这种方法不仅能够制造直径低至260 mm的水凝胶，也能从大鼠肝脏和大鼠脑中各种亚结构中鉴定出数百种蛋白质（图3）。尽管该方法能够有效地进行空间靶向的蛋白质鉴定，但是由于肽提取所需的准备时间和孵育时间长，以及尝试在组织表面上操纵小凝胶时较困难，水凝胶的通量受到很大限制。

图注：基于水凝胶的蛋白质组学工作流程的空间分辨率和灵敏度：（a）使用皮肤穿刺活检工具，可以制作直径不超过260毫米的水凝胶。（b）使用直径为777 mm的水凝胶提取肽，对大鼠小脑的白质和分子层进行分析，并对蛋白质组学进行比较。
本文由北京百泰派克生物科技编辑整理，资料来源：
Ryan, 2019, Protein identification strategies in MALDI imaging mass spectrometry: a brief review
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