如何进行膜蛋白富集?最有效的方法有哪些?
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缓冲液裂解细胞;
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低速离心去除核碎片;
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多级超速离心分离细胞膜、线粒体膜等;
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可结合蔗糖密度梯度进一步纯化。
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用Triton X-114裂解细胞;
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温度升至20–37°C,溶液分为两相;
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上相为亲水性蛋白,下相富集疏水性膜蛋白;
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洗涤去杂,沉淀蛋白用于后续分析。
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首先用Na2CO3(pH 11.3)处理细胞裂解物,去除非膜结合蛋白;
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膜结构沉淀后,使用1% SDS裂解,释放疏水膜蛋白;
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需后续清除SDS(如FASP、S-Trap)用于质谱。
膜蛋白(membrane proteins)是连接细胞内外信号通路的重要桥梁,约占人类基因组蛋白的30%以上,其中包括大量药物靶点(如GPCRs、离子通道、受体等)。然而,由于其疏水性强、溶解性差、表达量低等特性,膜蛋白在蛋白组学分析中常常“难以被识别”。因此,膜蛋白富集是高质量膜蛋白研究的关键前提。
一、为什么膜蛋白需要单独富集?
膜蛋白主要分布在细胞膜、线粒体膜、高尔基体、内质网等生物膜结构中,具有以下挑战:
1、疏水性强:易聚集沉淀,难以在常规缓冲液中溶解;
2、丰度低:在全蛋白中比例较小,常被高丰度可溶性蛋白掩盖;
3、与膜脂共存:提取时易与脂质、胆固醇等成分共提,影响质谱信号;
4、多跨膜结构复杂:难以完全酶解,MS识别效率低。
因此,采用专门的膜蛋白富集方法,是开展高灵敏度膜蛋白质谱分析的基础。
二、常见膜蛋白富集方法及原理对比
三、三种最有效的膜蛋白富集策略推荐
1、超速差速离心法 + 纯化梯度
(1)适用对象:大样本量(>10^8细胞),追求结构完整的膜组分。
(2)技术流程:
(3)优势:可实现亚细胞定位蛋白富集。
(4)注意事项:需超速离心机,时间较长。
百泰派克生物科技支持膜蛋白与胞器蛋白(如线粒体、内质网)的联合分离富集方案,兼顾结构特异性与高通量。
2、Triton X-114 相分离法(经典又实用)
(1)适用对象:细胞/组织样本膜蛋白定量研究。
(2)技术流程:
(3)优势:流程简洁,重复性强,适合多样本并行处理。
(4)缺点:对某些外周膜蛋白提取率不高。
3、碱性碳酸盐处理 + SDS裂解联合策略
(1)适用对象:追求整合膜蛋白(Integral membrane proteins)的深度覆盖。
(2)技术流程:
(3)优势:覆盖范围广,特别适合质谱分析。
(4)注意事项:SDS残留必须彻底清除,建议结合脱盐与酶解优化策略。
四、膜蛋白富集后的质谱分析建议
膜蛋白的富集只是第一步,更关键的是后续质谱适配与数据分析。推荐如下:
1、采用S-Trap法进行SDS缓冲液样本的蛋白酶解,提升效率并清除干扰物;
2、使用DIA(Data Independent Acquisition)技术,减少膜蛋白识别中的“缺失值”问题;
3、构建膜蛋白谱图库,提升数据库搜索匹配率;
4、加强疏水肽段的数据库注释,提升跨膜区域识别能力;
5、功能注释中重点关注:跨膜结构、细胞定位、GO“membrane”相关通路。
五、百泰派克生物科技膜蛋白富集与蛋白组学解决方案
百泰派克生物科技已建立针对膜蛋白特性的定制化富集+质谱分析平台,技术特点包括:
1、高效膜蛋白提取方案(支持Triton X-114、Na2CO3、SDS联合流程);
2、Orbitrap Exploris + DIA模式,实现高灵敏识别与定量;
3、膜蛋白跨膜结构注释 + 富集通路分析 + 可视化结果报告;
4、可拓展至GPCR、离子通道类蛋白富集与功能研究。
膜蛋白的研究从来不是简单的“提取-上机-鉴定”流程,而是一场系统工程。从样本处理、缓冲液优化、富集技术选择,到酶解策略与质谱平台匹配,每一步都决定了研究的深度与准确性。百泰派克生物科技致力于解决“难提取、难识别”的膜蛋白富集痛点,欢迎联系我们获取个性化技术方案评估与免费初步咨询。
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