应用质谱技术研究血浆/血清中与肿瘤相关的蛋白质复合物结构

血浆/血清中生物大分子的相互作用及其存在形式反映生命的健康状态。本课题组的前期研究已经发现在肿瘤患者(如肺癌、胃癌、胰腺癌、结肠癌等)的血浆/血清中有10余个与肿瘤密切相关的蛋白质复合物。本项目将利用本课题组最近建立的非变性直接多维凝胶电泳和离子交换-体积排阻整体柱两种方法分离这些蛋白质复合物，采用傅立叶变换离子回旋共振质谱仪(9.4T FT ICR MS)研究这些复合物的亚基组成、存在形式、化学计量数、翻译后修饰及修饰位点。比较健康人、不同肿瘤患者血浆/血清中的蛋白质复合物的组成成分、组成成分的精细元素组成、翻译后修饰差异，特别是糖基化修饰及其位点,获得与肿瘤密切相关的蛋白质复合物结构信息。建立基于质谱技术的血浆/血清中蛋白质复合物结构研究新方法及基于蛋白质复合物的肿瘤诊断新技术和新方法。

在本项目的资助下，我们创造性地建立了二种基于蛋白质复合物的分离技术、发明了二种新型无环境污染、经济的、高通量的糖肽分离富集试剂盒、利用高性能质谱仪对相关蛋白质复合物及其糖肽进行了详尽的结构表征，并利用大量临床样本考察了这些蛋白质复合物及其糖肽对重大疾病的诊断能力，为深入开展重大疾病的早期诊断和预警提供了新思路。具体成果如下：(1) 首次创建了一种酸性非变性凝胶电泳技术，扩大了对极端碱性蛋白或蛋白复合物的分离能力，其pI范围从原来3.0-8.4扩展到3.0-11.0; (2) 提出了酸性非变性凝胶电泳的高分辨率分离机制; (3) 多维凝胶系统可以分辨4,000余种不同蛋白质或蛋白质复合物；(4) 建立了一种高效的氨水-超声蛋白质胶内萃取技术，可用于不同性质蛋白质的胶内萃取；(5) 利用上述凝胶技术结合质谱技术成功地对正常和疾病患者血液中的蛋白质复合物进行了分离，并对Hp、α1-AG及IgG复合物结构中的亚基进行了详细的蛋白质组学表征，发现了一批与重大疾病相关的蛋白质复合物及糖基化翻译后修饰，在糖基化的分子水平上为临床诊断提供了一种直观的、个体化的、高特异性的诊断技术平台；(6) 从全新的视角提出了一种可用于Hp复合物表型分类的直接方法，详尽的解释了Hp复合物的生理状态与重大疾病之间的关系；(7) 发明一种经济的、简单的、快速的免疫炎症相关蛋白质复合物谱分离技术方法；(8) 发现了与重大疾病密切相关的免疫炎症蛋白质复合物谱；(9) 该类免疫炎症相关蛋白质复合物谱是目前唯一可以用于开展个体化的重大疾病诊断的标志物；(10) 近6000例的大样本量验证试验表明该类蛋白质复合物在区分恶性肿瘤与对应良性疾病和健康人群时具有高特异性、高敏感型和高诊断精度，这三项指标均优于目前临床应用的生物标志物；(11) 建立了一种新型、经济、环境友好的唾液酸化糖肽酶解策略，使质谱的糖肽检测数量增加近一个数量级；(12) 发明了两种环境友好、经济的唾液酸化糖肽富集用天然材料，为开展绿色科学研究开辟了新领域；(13) 应用该天然材料发现了可用于区分健康人群与肿瘤患者的聚糖糖型; (14) 利用大样本量获得了IgG糖基化与肿瘤发生、发展之间的变化规律。