蛋白質存在于我們生活的每一個角落,幾乎無處不在。通常來講,蛋白質研究包括對氨基酸序列的鑒定和量值分析兩部分,簡單講就是要搞清楚“是什么、有多少”。蛋白質計量是對蛋白質量值進行精確測定的活動,其定量結果可以溯源至質量的國際單位制(SI),最終實現單位統一、量值準確一致。在1997年,國際物質量咨詢委員會(CCQM)在巴黎召開的第六次會議,將同位素稀釋質譜法(IDMS)位于具有絕對測量性質的方法,可見質譜法具有極高的準確度和重復性。
蛋白質、肽段、氨基酸的相互關系
在上圖中,我們將房屋比作一個完整的蛋白質,通過不同的降解途徑(酶解和水解)可以分別獲得肽段(殘缺的房屋)和氨基酸(磚塊)產物,而目前的分析技術完全可以保證在這兩個水平上實現精確定量,從而對源蛋白(房屋)進行量值分析。那么IDMS到底是一種什么樣的技術呢?它又是怎樣保證定量結果的準確性的呢?
以水解為例,首先,我們會挑選出2~3種氨基酸作為目標物,并獲得這幾種氨基酸的標準物質和相應的重同位素標記氨基酸。相對于輕同位素氨基酸,重同位素氨基酸的質量數會多出幾個道爾頓,可以在質譜儀中進行區分。這就好似一對雙胞胎,外觀和性格一模一樣,但可以根據她們的體重差異進行辨認。然后,通過重量法精確稱量不同同位素比例的氨基酸溶液,并使用質譜儀對這其依次開展測定;最終,以蛋白質中氨基酸的序列信息和測得的氨基酸濃度信息,便可以推導出蛋白質的含量。
實際當中,對蛋白質量值開展精確測定的新方法和新技術也在不斷的出現和發展。例如,近年來質譜儀的技術和分析模式越發的成熟和先進,很多定量研究已經在完整蛋白的水平上來開展,隨著肽段、蛋白質標準物質研制水平的進步,基于質譜法的定量研究越發廣泛。精確的計量方法可以制備不確定度更小的標準物質,這些標準物質在人類的生活中具有重要而廣泛的應用,例如在疾病診斷和治療、藥物研發、食品安全等領域均起到關鍵作用。測量方法的多樣化是技術進步的必然趨勢,蛋白物質的復雜性也需要更先進的技術進行明確闡述,沒有一種方法可以放之四海而皆準,我們只有在實踐過程中不斷的豐富測量經驗,發展和完善現有方法,才能滿足計量需求。我們相信,蛋白質的計量一定會為科技進步和社會發展做出貢獻。
(作者:中國計量院 肖鵬)
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