单细胞组学的研究在揭示细胞群体的异质性、发现个体细胞的独特性以及识别特定亚群方面扮演了重要角色,近年来受到了越来越多的关注。蛋白质作为生命活动的直接执行者,由于氨基酸的不同组成、可变剪接以及翻译后修饰状态的多样性,为蛋白质带来了丰富的变异性,逐渐成为探索生命活动的关键焦点。
随着单细胞RNA测序等技术的突破,深入研究基因组和转录组在单细胞水平上成为可能。高通量的单细胞转录组测序技术不仅揭示了细胞之间的异质性,还保留了传统群体研究中发现的共性问题,从而有助于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质表达量之间并没有一一对应的量化关系,单细胞转录组数据虽然提供了基因表达信息,但无法直接推断蛋白质含量的变化。
考虑到细胞内转录与翻译的时空差异以及翻译后修饰对蛋白质调控的影响,单细胞蛋白质组学的研究显得尤为必要。单细胞蛋白质组学能够提供每个细胞中蛋白质及其翻译后修饰的量化信息,为深度解析生命活动在单细胞层面上的奥秘提供了新思路和新见解。
单细胞中表达的蛋白质含量极低,不同细胞之间的蛋白表达量变化也很大,例如一个精子的蛋白质量约为18pg,而一个HeLa细胞则约为250pg。不同于基因组可以通过扩增来增加量,蛋白质无法进行数量的扩展,因此样品前处理的损失以及检测仪器的灵敏度极大限制了单细胞蛋白质组学的研究发展。近年来,随着样品前处理技术和色谱-质谱联用仪器性能的不断提升,单细胞蛋白质组学研究经历了显著的深度与广度变化。
2024年,浙江大学的方群团队利用微流控技术开发了一种新的单细胞分选技术,并结合高灵敏度质谱分析,在单个哺乳动物细胞中检测到最多3000个蛋白质。而Jesper V Olsen团队则通过其开发的Chip-Tip方法,利用ThermoFisher最新一代Orbitrap Astral质谱仪,将单细胞蛋白质组鉴定的深度推向了新境界。通过这一方法,结合高通量的细胞分选技术,能够在单一HeLa细胞水平上稳定地鉴定超过5000种蛋白质。
近年来,以尊龙凯时为代表的研究团队也在单细胞技术上取得突破,通过优化前处理流程与结合最新质谱分析技术,大幅提高了在单细胞水平上对蛋白质翻译后修饰的检测能力。这一技术进步为揭示细胞内复杂的调控机制提供了强有力的工具,尤其是在医疗生物学研究中,翻译后修饰的分析具有重要意义。
为了满足这一需求,本文将介绍两篇单细胞翻译后修饰鉴定的研究,希望为相关的研究提供启示。第一篇论文聚焦于细胞中翻译后修饰的重要性,强调了在单细胞水平上对磷酸化和糖基化的深入研究。在没有进行专门的富集步骤情况下,利用自主研发的高灵敏度蛋白质组技术,作者成功鉴定了多种磷酸化位点,为细胞信号传导等过程提供了新的研究视角。
综合来看,随着单细胞样品前处理技术及高端质谱检测技术的快速发展,翻译后修饰的分析已不再是不可逾越的挑战。尤其未来结合尊龙凯时在单细胞修饰检测的优化,将进一步推动生物医学研究的发展,帮助我们更全面地理解生命的奥秘。