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修饰位点鉴定

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> 技术简介

  由于蛋白质发生修饰后其分子质量会发生相应的改变,同时质谱能够精确测定蛋白质或多肽分子质量,根据这一特性,开始将质谱应用于蛋白质翻译后修饰的鉴定。但由于翻译后修饰的蛋白质在样本中含量低且动态范围广,检测前首先需要对修饰蛋白质或肽段进行富集,再进行质谱鉴定。

> 技术原理

 蛋白样品中,发生磷酸化的蛋白和肽段含量极低,且存在各种非磷酸化肽段和无机盐的干扰,需要对磷酸化蛋白或肽段进行富集才能进行有效的质谱检测。金属氧化物TiO2亲和纯化是一种常用的磷酸化肽段富集方法。在酸性条件下,TiO2表面带正电,可以与磷酸化肽段发生静电作用而达到吸附的目的。样本经酶切后,用TiO2微球对磷酸化肽段进行富集,富集后的产物由高精度质谱分析,并通过专业软件Maxquant完成数据检索。

 

> 技术优势

  高效性:TiO2富集效率高达95%,可提高修饰肽段检测效率

  高精确度:基于高精度的Obitrap质谱分析,对修饰位点精确鉴定

> 应用领域

  疾病机理研究、植物抗逆研究、作物机制研究、位点修饰验证

> 技术路线

  

> 实验仪器

  Q Exactive HF-X(Thermo Fisher)

  Orbitrap Fusion™ Lumos™ Tribrid™(Thermo Fisher)

  Orbitrap Exploris™ 480(Thermo Fisher)

Orbitrap Exploris™ 240(Thermo Fisher)

  Orbitrap Fusion™ Tribrid™(Thermo Fisher)

 

> 数据分析

  数据质控结果

  磷酸化位点鉴定结果

  蛋白GO功能注释

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> 研究案例

半胱氨酸磷酸化修饰肽段的质谱鉴定

Bertran-Vicente J, Penkert M, Nieto-Garcia O, et al, Nature Communications, 2016, 7:12703.

> 研究背景

  相对于蛋白的O-phosphorylation修饰, 蛋白的N-和S-phosphorylation(pHis, pArg, pLys,pCys)研究很少,这主要是因为该修饰的酸不稳定性导致其很难被当前技术鉴定到。该研究首次实现了在未被保护肽段的cysteine上引入磷酸化修饰,并利用质谱技术成功鉴定到修饰位点。

> 研究结果

  本研究为首例实现半胱氨酸磷酸化修饰肽段的化学选择性合成及质谱鉴定。利用Ellman’s Reagent (5,5-dithio-bis-2-nitrobenzoic acid)和Cys上的巯基反应,生成亲电二硫键,并与亲核试剂亚磷酸酯反应生成磷酸硫代酯键,最后利用光切割技术切除磷酸二酯键,形成具有pCys修饰的肽段。本研究利用nLC-MS/MS技术对修饰位点进行鉴定,采用不同碎裂方式得到不同结果,其中,采用HCD方式碎裂肽段时,只鉴定到未修饰的b、y离子。而采用EThcD碎裂方式则成功鉴定到具有磷酸修饰的c、z离子,从而确定磷酸化修饰位于半胱氨酸。同时,所鉴定到的其中一个内源pCys肽段与以往研究一致。

 

 

样本类型

送样量

动物样本

常规动物组织
(脑、心、肝、脾、肺、肾、肌肉和皮肤等;软体动物如血吸虫)

≥150 mg

坚硬动物组织(软骨、硬骨和牙组织等)

≥1 g

植物样本

常规植物组织
(草本植物,木本植物的叶和花,藻类植物,蕨类植物等)

≥1 g

坚硬植物组织(植物的根茎及果实种子等)

≥10 g

花粉

≥600 mg

微生物样本

≥600 mg

细胞样本

≥5×107

血清、血浆样本

≥500 μL

体液

尿液

≥50 mL

唾液

≥5 mL

羊水

≥5 mL

脑脊液

≥2 mL

关节液

≥2 mL

泪液

≥500 μL

蛋白质量/样

1 mg

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