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磷酸化修饰组学

产品简介

磷酸化修饰组学是研究蛋白质磷酸化修饰（Phosphorylation）的系统性技术，通过质谱（如LC-MS/MS）和生物信息学分析，全面解析磷酸化位点、动态变化及其功能。磷酸化是生物体内最普遍的翻译后修饰之一，调控细胞增殖、分化、凋亡、代谢、信号转导等过程。异常的磷酸化与多种疾病（如癌症、神经退行性疾病）密切相关，因此其研究对疾病机制解析、药物靶点发现和精准医疗具有重要意义。

技术优势

  • 高灵敏度：可检测低丰度磷酸化肽段，支持微量样本（如50 mg组织、1×10⁷细胞）。

  • 多修饰类型覆盖：支持丝氨酸（Ser）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）磷酸化分析，部分项目可扩展至组氨酸（His）磷酸化。

  • 无偏检测：无需预设修饰类型，支持个性化靶向分析（如特定激酶底物）。

  • 高准确性：通过4D质谱（离子淌度分离+色谱分离）区分同分异构体，提升位点定位精度。

  • 全面性：覆盖全蛋白组磷酸化事件，揭示整体调控网络。

  • 可靠性：采用IMAC/TiO₂富集、重组单克隆抗体等策略，提升富集特异性。

  • 探索性：发现新磷酸化位点及调控机制，支持基础研究向临床转化。

  • 平台先进：使用高精度质谱（如Orbitrap Astral、timsTOF Pro）和AI辅助分析工具。


技术路线

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应用领域

1、疾病机制与标志物开发

（1）癌症研究

案例：EGFR酪氨酸磷酸化在非小细胞肺癌中的调控（Nat Rev Cancer, 2023）技术：4D-phosphoproteomics + 激酶抑制剂处理

成果：发现EGFR Tyr992磷酸化促进肿瘤转移，指导靶向药物开发。

应用：异常磷酸化筛选：识别肿瘤特异性修饰（如KRAS G12D突变伴随的乙酰化变化）。

标志物开发：通过磷酸化谱开发癌症早筛标志物（如p-HER2作为乳腺癌标志物）。

（2）神经退行性疾病

案例：阿尔茨海默病中tau蛋白的磷酸化位点（J Proteomics, 2022）技术：LC-MS/MS + 功能验证

成果：发现tau蛋白Ser202/Thr205双磷酸化与神经纤维缠结形成相关。

应用：病理机制解析：揭示修饰异常导致蛋白聚集（如α-突触核蛋白泛素化缺陷）。

治疗靶点筛选：开发针对修饰酶（如PP2A）的抑制剂。

2、药物研发与靶点验证

（1）靶向药物设计

案例：激酶抑制剂靶点验证（Cell Chem Biol, 2023）技术：LC-MS/MS + 化学蛋白质组学

成果：鉴定小分子药物与CDK4的结合位点，优化药物选择性。

应用：药效评估：分析药物对靶蛋白磷酸化的调节（如BRAF抑制剂降低ERK磷酸化）。

耐药机制研究：发现耐药突变导致的修饰位点改变（如EGFR T790M突变影响酪氨酸激酶活性）。

（2）小分子药物修饰位点鉴定

案例：抗生素与靶蛋白结合位点（Antimicrob Agents Chemother, 2024）技术：LC-MS/MS + 交联质谱

成果：揭示万古霉素与细菌细胞壁前体的共价结合位点。

应用：药物优化：通过修饰位点指导药物结构改造（如提高抗生素耐药性）。

毒性预测：鉴定药物非靶向蛋白的意外修饰（如肝毒性相关蛋白）。

3、信号通路与功能调控

（1）细胞周期调控

案例：p53蛋白乙酰化与DNA损伤响应（Mol Cell, 2021）技术：LC-MS/MS + ChIP-seq

成果：发现K382乙酰化增强p53对促凋亡基因的转录激活。

应用：通路动态解析：追踪磷酸化在信号转导中的动态变化（如EGFR酪氨酸磷酸化级联）。

调控网络构建：结合蛋白互作数据，解析磷酸化介导的调控网络。

（2）代谢通路研究

案例：线粒体丙酮酸载体（MPC）的琥珀酰化（Cell Metab, 2023）技术：LC-MS/MS + 代谢组学

成果：发现K275琥珀酰化抑制MPC活性，影响葡萄糖代谢。

应用：代谢重编程：解析癌细胞代谢依赖的磷酸化（如HIF-1α羟基化调控）。

药物靶点筛选：开发针对代谢酶磷酸化的调控剂（如SIRT3激活剂）。

4、基础科学研究

（1）蛋白质功能解析

案例：组蛋白H3的甲基化与染色质重塑（Nature Genet, 2020）技术：LC-MS/MS + ChIP-seq

成果：发现H3K9me3与异染色质形成的关键关联。

应用：结构功能关系：解析磷酸化对蛋白构象的影响（如泛素链拓扑结构）。

进化保守性分析：比较物种间磷酸化位点的保守性（如人类与小鼠同源蛋白）。

（2）非编码RNA互作研究

案例：lncRNA与磷酸化蛋白互作网络（Cell, 2024）技术：RIP + LC-MS/MS

成果：发现lncRNA NEAT1通过乙酰化招募P-TEFb调控转录。

应用：RNA-蛋白互作：鉴定磷酸化介导的RNA结合蛋白（如m6A阅读器YTHDF3）。

表观遗传调控：解析lncRNA磷酸化对染色质状态的影响。

5、工业与环境研究

（1）工业微生物优化

案例：乳酸菌发酵中磷酸化调控（Appl Environ Microbiol, 2023）技术：LC-MS/MS + 代谢组学

成果：发现磷酸化增强乳酸脱氢酶稳定性，提高产酸效率。

应用：酶工程：通过磷酸化位点改造提高工业酶活性（如耐高温蛋白酶）。

菌株筛选：鉴定高产菌株的关键磷酸化特征（如淀粉酶磷酸化位点）。

（2）环境微生物研究

案例：深海微生物降解酶的磷酸化（Microbiome, 2024）技术：LC-MS/MS + 宏蛋白质组学

成果：发现脂肪酸氧化酶的二硫键修饰增强其耐压性。

应用：极端环境适应：解析嗜热、嗜盐微生物的磷酸化机制。

生物修复：筛选污染物降解菌的磷酸化靶点（如石油降解酶）。