蛋白质组学综述-磷酸化组学

2022-06-12

在众多的PTM类型中，磷酸化修饰（Phosphorylation modification）的蛋白占到了所有蛋白质约三分之一，是最普遍的修饰类型之一。

磷酸化修饰的概述

磷酸化修饰可以发生在多种氨基酸残基上，可分为四大类：

  1. 丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、羟脯氨酸羟基残基上的O-磷酸化；

  2. 组氨酸、赖氨酸残基上的N-磷酸化；

  3. 半胱氨酸残基上的S-磷酸化；

  4. 天冬氨酸、谷氨酸残基上的Acyl-磷酸化；

在真核细胞中，以丝氨酸（S）、苏氨酸（T）和酪氨酸（Y）残基的磷酸化修饰为主，三种氨基酸的磷酸化在同一个细胞中相对丰度比例约为pS:pT:pY= 1800:200:1

磷酸化组学基本实验原理

对磷酸化的肽段进行富集。

  • TiO2进行富集

  • IMAC(Immobilized Metal Affinity Chromatography)进行富集。

  •  anti-pTyr IP进行富集

  • SH2 domain进行富集。

结合富集能力和价格考虑，目前应用最广泛的包括固定金属离子亲和色谱法（IMAC）和二氧化钛亲和色谱法（TiO2）。

IMAC原理：IMAC主要是由金属离子、螯合剂和基质载体3个部分组成。在酸性条件下，固定相上的螯合剂与金属离子形成配位化合物并将金属离子固定于其上，带正电荷的金属离子会与带负电荷的磷酸基团结合，吸附出磷酸化肽段。

TiO2原理：TiO2属于金属氧化物亲和色谱富集（MOAC）中富集能力较强的一种金属氧化物，虽然和IMAC都是基于金属离子与磷酸化肽产生静电作用纯化富集磷酸化蛋白，但由于金属原子与氧原子的强作用力而更加稳固，金属原子不易流失，而得到广泛应用。

Src-homology 2 (SH2)原理：Src-homology 2 (SH2) domains are modules of approximately 100 amino acids that bind to specific phospho (pY)-containing peptide motifs. Conventional SH2 domains have a conserved pocket that recognizes pY, and a more variable pocket that binds 3-6 residues C-terminal to the pY to confer specificity. The SAP SH2 domain recognizes Y as well as pY in the context of residues N and C terminal, suggesting that an alternate 3-pronged model may sometimes apply. Phosphopeptides of optimal sequence bind to SH2 domains with dissociation constants of ~50-500 nM.

磷酸化组学实验流程

磷酸化组学实验步骤

参考

  • [Phosphoproteomics Thermo Fisher Scientific - SG](https://www.thermofisher.com/sg/en/home/industrial/mass-spectrometry/proteomics-mass-spectrometry/proteomics-mass-spectrometry-workflows/phosphoproteomics.html#phosphoproteomics)

  • Engineered SH2 Domains for Targeted Phosphoproteomics

  • [SH2 蛋白结构域 磷酸化酪氨酸结合 Cell Signaling Technology](https://www.cellsignal.cn/learn-and-support/protein-domains-and-interactions/sh2-protein-domain)
  • 磷酸化蛋白质组学——研究方法