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单细胞组学的新篇章:人生就是博,探索单细胞蛋白修饰组学

来源:苗卿黛 日期:2025-03-05

在单细胞组学的研究中,揭示细胞群体的异质性、识别单个细胞的独特性,以及关注少数亚群体等方面都发挥了至关重要的作用,近年来这一领域受到了越来越多的重视。蛋白质,作为生命活动的直接执行者,因氨基酸组成、可变剪切以及翻译后修饰等多种因素而展现出丰富的多样性。在蛋白质层面揭示生理活动的复杂性和多样性,正逐渐成为探索生命过程的新焦点。

单细胞组学的新篇章:人生就是博,探索单细胞蛋白修饰组学

随着单细胞RNA测序技术的突破,我们如今能在单细胞层面对基因组和转录组进行深入研究。高通量单细胞转录组测序技术不仅揭示了细胞之间的异质性,还结合了传统群体研究中发现的共性,这使我们能够更全面地理解细胞的功能和调控机制。然而,由于遗传物质与蛋白表达量之间并不是一一对应的定量关系,单细胞转录组数据虽然能提供基因表达信息,却无法直接推导出蛋白质内容的变化。因此,开展单细胞蛋白质组学研究显得尤为必要和迫切。这一领域可以提供每个细胞中蛋白质及其翻译后修饰的定量信息,使我们得以全新方式解析生命活动的奥秘。

近年来,随着样品前处理技术和色谱质谱联用仪器性能的进步,单细胞蛋白质组学研究取得了巨大的发展。2018年,RaynTKelly团队利用nanoPOTS技术减少样本损耗,在单细胞中鉴定超过600个蛋白质。2020年,ZhuYing团队结合荧光激活细胞分选和串联质谱标签,成功从单细胞中鉴定了超过1716个蛋白质。2023年,KarlMechtler团队利用CellenONE平台和proteoCHIP芯片,在Orbitrap系统上实现了单细胞1940个蛋白质的鉴定。而进入2024年,浙江大学团队利用微流控技术开发的PiSPA单细胞分选技术,成功在单个哺乳动物细胞中检测到最多3000个蛋白质。类似的技术进步不断推动着□单细胞蛋白质组学的发展,使我们能够以前所未有的视角探讨生物学问题。

尽管单细胞层面蛋白质的检测技术在不断进步,但由于翻译后修饰的丰度极低,目前对其进行大规模分析仍面临着诸多挑战。因此,本文将介绍两项单细胞翻译后修饰鉴定的优秀研究,以为相关研究提供助力。

第一篇文章来自于丹麦哥本哈根大学的JesperVOlsen团队。在这一研究中,作者开发了一种近乎无损的单细胞蛋白质组工作流程,采用名为proteoCHIPEVO96的芯片,能够在纳升级别的体积下并行制备多达96个单细胞样品。通过这一方法,作者实现了在单个HeLa细胞中鉴定5204种蛋白质,并在某次实验中辨识出了超过6000种蛋白质。此外,作者还统计了不同亚细胞定位蛋白的鉴定结果,验证了该方法的稳健性。

第二篇文章聚焦于基于TMT标签的同位素标记定量方案SCoPE-MS,这一方法显著提高了单细胞蛋白质组分析的灵敏度和通量。Slavov团队在2018年可能率先提出该方案,通过将单细胞样本信号与大量细胞的TMT载体相结合,从而提升了肽段鉴定的效率。考虑到N-糖基化在肿瘤微环境和免疫治疗中的关键作用,研究者利用该策略深入分析了N-糖肽的鉴定效果,从而提升了对单细胞中N-糖基化模式变化的理解。

综上所述,随着单细胞样品前处理技术的发展以及高端质谱检测器的持续进步,进行翻译后修饰的分析已变得愈加可行,相关研究也为我们深入探索生命科学的奥秘、推动相关疾病的治疗提供了新的思路与工具。在这一过程中,人生就是博,让我们携手突破科学的边界,探索生命的真正秘密!

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