如何在不分解“大”分子的情况下皇冠体育研究它们

就像透过树木看到森林一样，皇冠体育研究一个完整的、完整的分子具有令人难以置信的科学效益，但没有最新的技术是很难做到的。

皇冠体育大学道奇家庭艺术与科学学院的生物学助理教授卢卡·福内利（Luca Fornelli）获得了美国国立卫生皇冠体育研究院（National Institutes of Health）颁发的为期五年的“最大化皇冠体育研究人员皇冠体育研究奖”（MIRA），目的是通过为皇冠体育研究人员提供“更大的稳定性和灵活性，从而提高科学生产力和取得重要突破的皇冠体育”，来提高美国国立普通医学科学皇冠体育研究所（National Institute of General Medical Sciences）的资助效率。

福内利皇冠体育研究蛋白质组学，这是一门皇冠体育研究特定细胞或组织内蛋白质整体的科学。蛋白质是大而复杂的分子，在人体中起着许多关键作用。它们在细胞中完成大部分工作，是人体组织和器官的结构、功能和调节所必需的。然而，福内利说：“蛋白质本身并不存在。”相反，有许多不同形式的蛋白质被称为蛋白质形态。

“执行蛋白质组学的标准方法需要对蛋白质进行解构——将其切成碎片，以便皇冠体育研究那些较小的组成部分，以试图推断有关原始分子的信息，”Fornelli说。

这种被称为“自下而上”或“鸟枪式”蛋白质组学的方法之所以被使用，是因为分子通常相当大，很难作为一个整体进行皇冠体育研究。

福内利的实验室专门皇冠体育研究一种名为“自上而下的蛋白质组学”的方法，该方法皇冠体育研究蛋白质的原始形态。这很重要，因为它有助于科学家了解分子的不同修饰，这些修饰可能会改变组织或细胞中蛋白质形式的活性。COVID-19病毒的刺突蛋白就是一个例子。

COVID-19刺突蛋白有多个非常特殊的糖修饰位点，称为糖基化。使用更常见的自下而上的蛋白质组学皇冠体育研究方法，科学家们将能够知道修饰位点在哪里，以及它们是如何被修饰的。

福内利说：“一旦你把蛋白质切成碎片，你就不能把它重新组装在一起，也不能确定哪个片段与另一个片段相匹配……而且有一些修饰，一旦在蛋白质上，就会排除其他一些修饰，或者只有在其他修饰已经存在的情况下，才能将它们添加到分子上。”所以，除非你有可能把这种变形形式作为一个完整的分子来观察，否则基本上不可能知道这些修饰是如何相互作用的。”

换句话说，科学家可以知道在哪里发生了修饰，并识别出单个修饰，但他们无法确定这些成分是如何结合在一起的。然而，有了福内利正在开发的技术，科学家们将能够看到全貌——不同的修饰是如何结合在一起的。

Fornelli提交的MIRA奖项使用了皇冠体育大学通过其2021年战略设备投资计划获得的仪器收集的数据，该计划由皇冠体育大学皇冠体育研究与合作副校长办公室提供。这笔5万美元的投资购买了一台最先进的仪器，用于生物分子的自动化、高通量纯化，并被分子科学家用于多个领域。福内利说，这个仪器提高了皇冠体育研究人员同时比较多种相互作用的能力。

“当你皇冠体育研究疾病时，尤其是——但也包括基础生物学——你通常不只是二元a和B类型的比较，但你需要多个控制，”福内利说。“在我们的案例中，我们希望监测我们可以检测到的所有变形形式的变化，我们希望通过多个生物复制来做到这一点，从而有统计能力说，‘是的，这种情况是由这种或那种变形形式的存在引起的’，或者'是的，药物实际上是有效的；这不是一次，只是偶然。“所以，这是一种可以让你获得高通量结果的设备，这对于皇冠体育研究细胞中某种机制的基础生物学家以及进行转化皇冠体育研究来说都非常重要。”

现在，在MIRA基金的支持下，Fornelli希望确保他的实验室能够定性和定量地分析蛋白质，即使它们非常大。

“当我们进行自上而下的实验时，我们的大多数问题都来自于具有一定分子量的蛋白质，”他说。“最重要的是，多年来，质谱法已经发展到现在我们可以看到不同蛋白质的复合物。这是非常重要的，因为我们可以皇冠体育研究这些复合物的结构，这些复合物代表了蛋白质在细胞中发挥作用的实际形式，就像小分子机器一样。”

具体来说，Fornelli和一位合作者最近一直在皇冠体育研究伴侣蛋白是如何基于它们所具有的一系列修饰而起作用的。伴侣蛋白是一组功能相关的蛋白质，当细胞经历生理或应激条件时，它们可以作为蛋白质聚集或“折叠”在一起的催化剂。

他说：“它们与这种或另一种蛋白质相互作用，这取决于它们是如何修饰的。所以本质上，它们产生的不是一种，而是无数种不同的复合物，这取决于它们的表面是如何修饰的。”

他们正在皇冠体育研究的两种伴侣蛋白在自上而下的蛋白质组学中非常大，这使得它们很难皇冠体育研究，当它们与其他蛋白质相互作用时更是如此。

除了基础生物学之外，开发表征大型完整蛋白质的技术可能对治疗方法的开发和测试有用。

“当你想到生物制剂或新的基于蛋白质的药物时，这种类型的技术将非常重要，因为否则我们将无法看到这些分子产生方式的非常好的分子细节水平，以了解预期设计和实际分子之间是否存在真正的对应关系。”然后，再后来，他们如何在血液中生存，”他说。“因为，当然，当它们被注射到病人体内时，它们就处于一个可以开始被修改的环境中。因此，了解这些变化非常重要，因为它们对治疗效果和患者健康有直接影响。”