用质谱全面解析细胞外基质:解决传统方法中的难溶性成分

学术   科学   2024-12-11 07:31   北京  

本文通过ChatGLM/GPT进行辅助对近期Bio-protocol 期刊发表的方案进行解读和概括,若感兴趣请点击“阅读原文”查看详细的实验流程及试材。如果解读中有任何错误或遗漏,敬请指正

近年来,细胞外基质(ECM)的研究成为生命科学热点。ECM不仅为细胞提供物理支撑,还通过调控信号传导、迁移和分化在组织发育、稳态及疾病进展中发挥重要作用。然而,ECM成分复杂且部分难以溶解,全面表征面临技术挑战。质谱技术以无偏、高效的蛋白质组学分析手段,为解析ECM的组成与功能提供了关键工具。在这方面2024年12月5日,Bio-protocol 期刊在线发表了美国科罗拉多大学(University of Colorado)Maxwell C. McCabe团队题为“Compartment-Resolved Proteomics with Deep Extracellular Matrix Coverage”的方法文章。

图1. 文章标题页 https://doi.org/10.21769/BioProtoc.5123
关键词蛋白质组学 质谱分析 细胞外基质 基质组 胶原蛋白 蛋白质提取

蛋白质组学(proteomics)研究生物体中所有蛋白质的组成、结构、功能及其动态变化的一门学科。它以蛋白质组为研究对象,蛋白质组是指生物体(或特定组织、细胞)在某一特定时间点和条件下表达的所有蛋白质的集合。蛋白质组学的目标是全面了解蛋白质的作用及其相互关系,以揭示生命活动的机制

细胞外基质(extracellular matrix)由细胞分泌并组装在细胞外的一种复杂网络结构,主要由多种蛋白质和多糖组成,分布于组织和器官的细胞之间。ECM不仅为细胞提供物理支撑,还在细胞的黏附、迁移、分化、信号传递等过程中发挥重要作用

细胞外基质(ECM)是由胶原蛋白、糖蛋白和蛋白聚糖等成分构成的复杂网络,承担着为细胞提供物理支撑及调控生化和生物力学信号的重要功能。它在组织的发育、稳态和再生中发挥关键作用,ECM的异常变化与纤维化、心血管疾病及癌症等病理过程密切相关。因此,全面解析ECM的组成对于研究组织微环境和疾病机制至关重要。然而,早期研究主要依赖已知蛋白或抗体方法,存在偏倚且覆盖有限。质谱技术的兴起使得ECM的无偏全蛋白组研究成为可能,但传统提取方法在处理耐强变性剂的不溶性ECM时存在局限,导致对多种组织中ECM成分的表征不够全面。因此,开发优化的提取和分析策略,以实现对ECM的深入研究成为当前的重要任务


  • 通过多步骤的去细胞化和化学提取,有效富集核心ECM和基质组相关蛋白,包括传统方法难以溶解的不溶性ECM部分。

  • 开发的提取缓冲液适用于多种组织类型,兼容多种质谱平台,提高实验的通用性和灵活性。

  • 实现对细胞蛋白和ECM相关蛋白的无偏覆盖,有助于更全面地表征不同组织和疾病状态下的ECM成分。

—————文中代表性图—————

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图2. 实验流程图形概述(来自Bio-protocol期刊

图3. 用于小鼠心脏组织细胞组分(A)、可溶性细胞外基质(sECM)(B)和不可溶性细胞外基质(iECM)(C)组分的LC-MS/MS分析洗脱梯度示意图。(来自Bio-protocol期刊

图4. 从25种小鼠组织中鉴定的细胞组分(A)、可溶性细胞外基质(sECM)(B)和不可溶性细胞外基质(iECM)(C)中的蛋白质组成(来自Bio-protocol期刊
  • 组织微环境研究
    通过全面解析细胞外基质的组成,深入理解组织微环境在发育、稳态及再生中的作用。
  • 疾病机制解析
    ‍揭示ECM在纤维化、心血管疾病及癌症等病理过程中的变化,为相关疾病的发病机制研究提供数据支持。
  • 生物标志物发现
    通过分析ECM的蛋白质组成,识别与特定疾病相关的生物标志物,用于早期诊断和治疗监测。


这个方法的可重复性已经被本文作美国科罗拉多大学(University of Colorado)Maxwell C. McCabe团队验证过,相关实验数据与结果发表在J Proteome Res,DOI:10.1021/acs.jproteome.2c00526

温馨提示:积极引用本文不仅是对作者创新技术和科研共享的最佳肯定,也是确保实验可复现性的重要方式。

McCabe, M. C., Saviola, A. J. and Hansen, K. C. (2024). Compartment-Resolved Proteomics with Deep Extracellular Matrix Coverage. Bio-protocol 14(23): e5123. DOI: 10.21769/BioProtoc.5123.

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