张玉奎：蛋白质组学分析方法进展

　　2014年8月26日，第十三届全国青年分析测试学术报告会在陕西西安南洋大酒店隆重开幕。来自全国各地的分析测试学界代表近200人参加了此次报告会，分析测试百科网作为合作媒体全程跟踪报道了此次会议。来自中国科学院大连化学物理研究所的张玉奎院士做了题为《蛋白质组学分析方法进展》的报告，并主要介绍了大连化物所分离分析化学重点实验室的一些代表性工作。

中国科学院大连化学物理研究所 张玉奎院士

　　张院士首先介绍了蛋白质组学由1995年在国际上提出到2014年6月中国正式启动“中国人类蛋白质组计划”的发展阶段的各里程碑。回顾介绍了2011年世界科学家组织的C-HPP协会，该协会的目标是：通过蛋白质组学技术，鉴定每条染色体上编码的所有基因产物，从而实现人类蛋白质组的全覆盖。再谈到研究蛋白质组学涉及的各大主要方向：蛋白质修饰、定量蛋白质组等。在蛋白质修饰方面，邹汉法教授作为首席，承担了国家重大科学研究计划“修饰蛋白质规模化分离鉴定新技术新方法”。

　　张院士主要展开介绍了蛋白质定量方面的工作。在定量蛋白质组学方面，Aebersold. 于2009年在Nature Method发表的文章曾指出，目前蛋白质组学定量方面面临严峻挑战：变异系数40-50%，误差20-30%，覆盖率<50%，这对样品富集、色谱分离、质谱鉴定、数据分析等都提出更高的技术要求。张丽华教授作为首席，承担了2011年国家重大科学研究计划“蛋白质定量新方法及相关技术研究”。研究内容及预期目标包括：（1）样品处理与分离材料，评价指标为回收率，从现有的60-70%提升到>90%；（2）相对定量，评价指标为变异系数，从现有的40-50%降低到<20%；（3）绝对定量，评价指标首先为误差，从现有20-30%降低到<10%，其次为覆盖率，从现有<50%提升到>80%。（4）搭建集成化的蛋白质定量分析系统，从没有评价指标到定量的蛋白质数量达到>1000个，变异系数<15%。（5）开发蛋白质定量软件，从谱图利用率<50%到>50%。

　　截止目前，课题组研制了新型的磷酸化肽何糖蛋白/糖肽选择性富集材料，样品的回收率从50-70%提到到75-93%。发展了基于色谱-质谱的相对定量新方法，相对定量的变异系数从40-50%降低到<20%。发展了基于色谱-质谱的绝对定量新方法，使绝对定量的标准偏差由20-30%降低到15%。

　　接下来，张院士介绍了课题组定量蛋白质组学的研究进展。包括：

　　（1）基于离子液体的高效膜蛋白质组样品的预处理方法，该工作被Proteomics 2013年上的综述文章评为：与SDS，RapiGest和甲醇相比，离子液体不仅具有优异的溶解能力，而且对胰蛋白酶的酶解效率没有影响；利用离子液体提取，整合膜蛋白的坚定覆盖度比尿素提取提高了3倍；

　　（2）基于二级质谱碎片离子的高精度蛋白质组定量技术，该技术采用甲醛、氰基硼氢化钠，以及各自不同形式的稳定同位素组合，发展了具有高标记效率（>90%）的基于二级质谱碎片离子的蛋白质组定量技术，提高了定量结果的准确度和覆盖度。在肝癌淋巴道高低转移相关蛋白质分析中，定量到2015种蛋白质；283种蛋白质在高转移细胞株中低表达，236种蛋白质在高转移细胞株中高表达，12种差异蛋白质已得到生物学验证，其中3种蛋白质与肝癌转移相关，目前正在做临床样品的规模化验证。

　　（3）基于固定化酶反应器的高通量蛋白质组定性分析策略。课题组研制了基于氧化石墨烯的固定化酶反应器，将样品酶解时间由12小时缩短到5分钟以内，酶解效果相当。在Chem Soc Rev. 2013的综述中说：由于具有比表面积大、功能基团多和亲水性好的优点，制备的氧化石墨烯纳米复合材料具有酶键合容量高的、肽段残留低、易于操作等特点，提高了蛋白质组酶解的效率和通量；酶的固载量达到275 ug/mg，是目前已报道工作的最高值。课题组还开发了在线样品预处理-肽段分离鉴定的系统，样品处理时间由24小时缩短到10分钟以内，从鼠肝中鉴定的蛋白质数目提高了1倍。获得J . Chromatography A. 2014综述的评价为：首次将基于IMER的集成化系统用于膜蛋白质组分析。课题组建立了集成化的蛋白质分离-样品预处理-肽段分离鉴定的在线平台，获得Electrophoresis 2012年综述的高度评价。

　　接下来，张院士介绍了重点实验室的几位骨干：邹汉法、张丽华、梁鑫淼、许国旺、关亚风研究员，整个重点实验室的核心目标是构建复杂体系的高效分离与表征技术和方法。目前实验室有LC-MS 48套，GC-MS 套，CE-MS 3套，MALDI-TOF-MS 5套，HPLC 51套，半制备HPLC 8套，CE 9套。实验室还承担了仪器研发方面的课题，比如承担2012年国家重大科学仪器开发专项；“多维生物色谱仪及液质联用关键部件的研制”；2013国家自然科学基金重点项目“高灵敏度ESI基础理论研究及在低丰度蛋白分析中的应用”。

　　最后，张院士展示了在SCI期刊上中外学者发表有关分离技术的发表情况的统计结果，对比中国、美国、日本三个国家，从2001年到2013年，在色谱和毛细管电泳相关的论文数量，中国从最初的第3位每年上升，自2010年后，中国学者在该领域的发表数量已超过美国，为世界第一；在被引用频次上，2004年前还落后美国很多，目前已非常接近。张院士最后寄语年轻人：中国在世界的影响越来越高，中国的分析测试事业的前途越来越光明，希望年轻人能越做越好。