[發(fā)明專利]一種高通量蛋白質(zhì)樣品預(yù)處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210517241.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN103852527A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張麗華;袁輝明;戴忠鵬;蔣好;楊開廣;張玉奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01N30/02
• 分類號(hào): G01N30/02;G01N30/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高通量蛋白質(zhì)樣品預(yù)處理裝置，是一種集蛋白質(zhì)變性和還原、除鹽以及蛋白質(zhì)酶解的樣品預(yù)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著人類基因組全序列測(cè)定的完成，人類基因的注釋與功能確認(rèn)已成為生命科學(xué)面臨的最重要任務(wù)之一。生命活動(dòng)的功能執(zhí)行體是蛋白質(zhì)。對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究不僅可以全景式地揭示生命活動(dòng)的本質(zhì)，而且有些關(guān)鍵蛋白質(zhì)也是研究疾病機(jī)理和預(yù)防診治藥物等的直接靶體庫。因此，蛋白質(zhì)研究已成為新世紀(jì)最大的戰(zhàn)略資源之一，是國際生物科技的戰(zhàn)略制高點(diǎn)和競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。

凝膠電泳由于具有極高的分辨率和靈敏度，是目前最受生物學(xué)家關(guān)注的規(guī)模化蛋白質(zhì)組分析方法。但是，該技術(shù)對(duì)于強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性蛋白質(zhì)、分子量極大或極小的蛋白質(zhì)、膜蛋白等都無法進(jìn)行有效分析。基于多維液相色譜-質(zhì)譜（“鳥槍法”）的蛋白質(zhì)分析方法具有較好的重現(xiàn)性，已經(jīng)成為目前常用的蛋白質(zhì)組學(xué)分析技術(shù)。然而，無論是進(jìn)行蛋白質(zhì)的定性還是進(jìn)行定量分析、或者是翻譯后修飾分析，都需要對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行離線變性、還原、烷基化、除鹽以及酶解，另外蛋白質(zhì)定量還需要進(jìn)行離線的同位素標(biāo)記。這些步驟都采用離線處理的方法，不僅花費(fèi)時(shí)間長，而且存在著樣品污染、丟失的可能性，嚴(yán)重影響了規(guī)模化蛋白質(zhì)分析的結(jié)果。因此發(fā)展在線的樣品預(yù)處理方法和裝置具有非常重要的意義。

針對(duì)傳統(tǒng)樣品預(yù)處理方法存在的問題，我們發(fā)展了一種集蛋白變性、還原、除鹽以及在線酶解的樣品預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)高通量、低損失的蛋白質(zhì)樣品預(yù)處理，在蛋白質(zhì)組學(xué)研究中具有很好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種集蛋白質(zhì)變性、還原、除鹽以及在線酶解于一體的樣品預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以直接處理細(xì)胞、組織提取蛋白和分泌蛋白，不需要復(fù)雜和繁瑣的手工操作，同時(shí)整個(gè)處理過程保持高度的連續(xù)性和高通量性。

為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

1、采用高溫變性和還原器對(duì)蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行在線、不可逆以及快速的變性，變性劑可采用高濃度的鹽酸胍和尿素。

2、采用溶劑置換器去除變性后蛋白質(zhì)溶液中殘存的高濃度變性劑和還原劑，以確保后續(xù)高效的酶解反應(yīng)，采用的交換液為低濃度弱堿性緩沖溶液。

3、酶反應(yīng)器采用柱形式的酶反應(yīng)器，酶活高，同時(shí)耐壓性好，采用的固載材料為有機(jī)基質(zhì)的整體材料、有機(jī)-無機(jī)的整體材料、有機(jī)基質(zhì)的顆粒材料。固載的酶為胰蛋白酶。

4、酶解產(chǎn)生的多肽可以通過質(zhì)譜直接檢測(cè)或通過液質(zhì)聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)行分析。

一種高通量蛋白質(zhì)樣品預(yù)處理裝置，包括：依次串連的高溫變性和還原器，溶劑置換器以及酶反應(yīng)器；

所述高溫變性和還原器包括管狀中空纖維膜、變性和還原反應(yīng)腔體；以中空纖維膜為蛋白質(zhì)傳輸載體，中空纖維膜固定于變性和還原反應(yīng)腔體中，中空纖維膜兩端穿過變性和還原反應(yīng)腔體側(cè)壁面伸出腔體外，于變性和還原反應(yīng)腔體上設(shè)有物料進(jìn)口和出口；

所述溶劑置換器包括管狀中空纖維膜、緩沖液置換腔體；以中空纖維膜為蛋白質(zhì)傳輸載體，中空纖維膜固定于緩沖液置換腔體中，中空纖維膜兩端穿過緩沖液置換腔體側(cè)壁面伸出腔體外，于緩沖液置換腔體上設(shè)有物料進(jìn)口和出口；

高溫變性和還原器上的中空纖維膜的物料流出端與溶劑置換器上的中空纖維膜的物料流入端相連通；

所述酶反應(yīng)器由柱溫箱和酶柱組成，酶柱被放置于柱溫箱中，溶劑置換器上的中空纖維膜的物料流出端與酶柱的物料入口相連，產(chǎn)物由酶柱的物料出口流出，蛋白質(zhì)通過酶柱被迅速切割成多肽，實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)到多肽的快速轉(zhuǎn)化。

所述高溫變性和還原器由中空纖維膜，變性和還原反應(yīng)腔體，溫控系統(tǒng)以及溶劑輸送系統(tǒng)組成，以中空纖維膜為蛋白質(zhì)傳輸載體，并固定于變性和還原反應(yīng)腔體中，通過溶劑輸送系統(tǒng)將高濃度變性劑和還原劑輸送至變性和還原反應(yīng)腔體，并與蛋白質(zhì)充分混合，在溫控系統(tǒng)作用下加熱并完成變性還原反應(yīng)；

所述溫控系統(tǒng)由數(shù)顯控溫器，保溫石英棉、加熱套以及內(nèi)襯加熱管組成，其中內(nèi)襯加熱管被置于加熱套內(nèi)，加熱套被保溫石英棉包裹，以防止熱量擴(kuò)散，加熱溫度通過熱電偶傳輸至數(shù)顯控溫器，并實(shí)時(shí)控制。

所述溶劑輸送系統(tǒng)溶劑輸送系統(tǒng)為液相色譜泵或蠕動(dòng)泵，

其物料入口與溶劑儲(chǔ)存罐相連，其物料出口與變性和還原反應(yīng)腔體上設(shè)有物料進(jìn)口相連；變性和還原反應(yīng)腔體上設(shè)有物料出口與溶劑收集容器相連。

液相色譜泵或蠕動(dòng)泵的流量范圍0.1mL/min-5mL/min，溫控裝置的加熱溫度范圍25-100℃；

變性和還原反應(yīng)腔體的制作材料可以為石英管或耐高溫的玻璃管，內(nèi)徑尺寸為5-15mm；