检测蛋白质

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据德国卡塞尔大学网站报道，近日，该校科学家研制的一种带磁场的微型传感器获得突破，样机在年内即能完成。该传感器通过遥控牵引磁化纳米生物分子，可将检测液中极少量的蛋白质分子检测出来。该技术有望革新医疗诊断方式，其中利用磁性纳米粒子运送生物分子的方法已申请了专利。　　一般情况下，病人体内某些蛋白质组分会“泄露”病情，因此，医生有时可以通过检测体液中的某些蛋白质来及时确诊疾病。不过，由于有的疾病，例如阿尔茨海默氏症(老年痴呆症)，其在血液中只含有少量这种蛋白，进行血液检查时蛋白质不一定能够到达传感器表面，所以往往需要用含较多这种蛋白的脊髓液来检查。而穿刺抽取脊髓液不仅需要麻醉，还给患者带来了手术的风险。　　现在，德国卡塞尔大学物理研究所和多学科纳米结构科学与技术研究中心(CINSaT)阿诺埃雷斯曼博士领导的科研小组提出一个新的传感器概念，通过遥控牵引磁化纳米生物分子，可将血液中极少量的特定蛋白质分子检测出来，从而通过正常的血液分析取代脊髓液检查。　　科学家们首先在表面覆盖受体分子的磁性纳米粒子的帮助下，从检测液体中捕捉特定的蛋白质分子。为此，磁性纳米粒子在回旋磁力场作用下穿过检测液体，并因此产生一个分子漩涡，这在一定程度上起了“搅拌器”的作用。随后，捕获了生物分子的纳米粒子会被磁力场牵引至可识别磁性粒子的传感器上。这个回旋磁力场通过部分磁化材料制成的水平堆积纳米层来产生。科学家们还克服了结构上的障碍，找到了避免纳米粒子通常在检测液体中会相互吸引而产生凝聚的方法。　　研究人员认为，除了在医学诊断上的作用，该新型粒子运输概念还可在化学工业中得到应用，可能会迅速给医疗诊断和生物技术带来革命性影响。

中国科学技术大学研究人员领衔的一个团队最近利用钻石中的一种特殊结构做探针，首次在室内温度空气条件下获得单个蛋白质分子的磁共振谱。该成果使利用基于钻石的高分辨率纳米磁共振成像诊断成为可能。　　这一发现5日发表在新一期美国《科学》杂志上。负责该研究的中国科学技术大学教授杜江峰说，通用的磁共振技术已被广泛用于基础研究和医学应用等多个领域，但其研究对象通常为数十亿个分子，单个分子独特的信息无法观测。基于钻石的新型磁共振技术在继承传统磁共振优势的同时，将研究对象推进到单个分子，成像分辨率由毫米级提升至纳米级，但其主要难点是源自单分子的信号太弱。　　为此，杜江峰的团队利用碳-12富集的钻石为载体，注入氮离子使其产生一种名为&ldquo 氮-空位点缺陷&rdquo 的结构，并使该结构发挥探针作用，在纳米尺度上靠近被探测的蛋白质。此外，他们利用一种名为&ldquo 多聚赖氨酸&rdquo 的物质保护蛋白质，确保其在研究过程中的稳定性。　　研究人员选取了细胞分裂中的一种重要蛋白质MAD2为研究对象。经过两年多的努力和逾百次尝试，最终他们成功在室内温度及空气条件下首次获取了单个蛋白质分子的磁共振谱，并通过谱形分析，获取了其动力学性质。　　关于这项技术的用途，杜江峰表示，最直接的用途是在不影响蛋白质性质的前提下检测其结构和动力学性质，直接在细胞膜上或细胞内研究蛋白质分子，&ldquo 这对生命科学研究来说有极大吸引力&rdquo 。　　总之，该技术拓宽了单个分子领域的研究范围，在分析化学、结构生物学、高分子、磁性材料等领域具有重要应用前景和实用价值。以此为基础，结合扫描探针、高梯度磁场等技术，未来可将该探测技术用于生命及材料领域的单个分子成像、结构解析、动力学监测，甚至直接深入细胞内部进行微观磁共振研究，为获得科学新发现孕育可能。　　《科学》杂志的审稿人评价该工作是&ldquo 单个蛋白质分子检测的突破性成果&rdquo ，开启了利用&ldquo 氮-空位点缺陷&rdquo 进一步研究&ldquo 自旋标记&rdquo 蛋白质的可能，有重要应用前景。参与这项研究的还有来自中国科学院强磁场科学中心和德国斯图加特大学的研究人员。　　原文检索：Single-protein spin resonance spectroscopy under ambient conditions

p style="TEXT-ALIGN: center"img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/noimg/25452d8d-5c44-49d3-96f1-7743a7eb2248.jpg"//pp　　日前，江苏科技大学蚕业研究所马琳博士的光诱导的自组装机理在传感器阵列中的应用研究取得了重要进展。该研究利用光诱导的碲化镉(CdTe)量子点的自组装现象，同时完成了10种蛋白质的可视化识别区分。相关研究成果以封面论文形式发表在英国皇家化学学会期刊《材料化学杂志B》上。/pp　　研究人员以两种不同发射波长的碲化镉量子点为传感单元，基于光引发的自组装原理，构建了多通道荧光传感器阵列，根据碲化镉量子点荧光颜色及强度的变化，实现了10种不同种类蛋白质的同步可视化区分检测。该传感器阵列构建简单，不需要昂贵的专业仪器或技术人员，在一台单一激发波长的紫外灯辅助下，即可肉眼完成蛋白质的识别检测，省时，省钱，提高工效，非常适用于经济欠发达地区。/pp　　该传感器同样可以识别变性后的10种蛋白质与人尿液中的8种蛋白质，证明其在大分子空间构象识别及医学临床检测中具有一定应用前景。此外，这项研发成果还可以实现多种生化物质的同步快速检测，可以运用到糖类、金属离子等的检测中。/pp/p

1月22日，《高通量蛋白质检测关键技术的研究》项目验收鉴定会在中国计量院召开。此次科技基础条件平台项目的验收，得到了科技部、国家质检总局的重视，国家科技部条财司条件处郑健博士，国家质检总局科技司技术发展处姚泽华副处长，计量院段宇宁副院长、科发部及生能环所的相关人员参加了验收会。会议由姚泽华副处长主持，以中国科学院生物物理研究所杨福全研究员为组长的8位专家对该项目进行验收鉴定。　　近年来，随着生命科学、食品安全等领域需求的不断涌现，蛋白组学的发展非常迅速，已成为各项相关分析技术的必备手段。一直以来，蛋白质组分析技术的发展受限于蛋白质分离手段的滞后，目前完整蛋白质的分离主要依赖于双向电泳和高效液相色谱，不能满足复杂蛋白质混合物的有效分离 FFE技术(反向加样连续自由流电泳)的出现能较好地解决蛋白质组研究的两大难题：蛋白质组的复杂程度和现有检测手段的低通量。　　《高通量蛋白质检测关键技术的研究》课题建立了以FFE分离方法为核心的高通量蛋白质分离检测技术中最为关键的“高稳定度自由流电泳(HSFFE)”装置，为高通量完整蛋白质的酶解、肽段分离和质谱鉴定接口的大规模系统集成奠定了基础，也是我国第一台自主研发的实用大型地基液相制备电泳装置。该装置通过对自适应高压稳定电源、腔体热交换工艺、速率调整机构、应力同步机构等关键技术的完成，实现了高通量蛋白质制备分离 装置的整体技术水平已达到国际先进水平，其中一些技术方法处于国际领先水平，对于改变我国蛋白质组分离长期以来依靠国外技术装备的现状，将发挥重大作用。　　科技部条财司郑健博士谈到，科技部一直比较重视科学仪器的自主研发工作，近几年来在科技支撑计划的支持下，我国的科学仪器自主创新已经到了一个新高度。该项目的研究成果改变了我国在蛋白质分离技术研究方面依赖国外进口仪器设备的现状，希望计量院能进一步加强现有产品、现有装置、现有成果的工程化和应用方法的研究。通过大家的共同努力，使下一步我国的仪器创新发展获得更大的进步。　　姚泽华副处长祝贺项目组出色完成了任务，他谈到，质检总局面临的许多社会问题是突发的、紧急的，又极具推动力的，如：08年的三聚氰胺，推动了国产仪器液相色谱的发展 09年的H1N1流感，又推动了国产的红外测温仪的发展。而计量院在此方面的研制开发一直是非常及时和有效的。该课题是计量院近年来在科学仪器自主研发方面所取得的又一重要成果。希望计量院能够继续研制出更多具有国际领先水平的国产科学仪器装置，为我国进出口的产品贸易提供良好的支撑，满足国家社会更多更广泛的需求。　　该项目的研制成功不仅增强了我国生命科学的系统创新能力，而且具有普及性强、性能价格比高和市场容积率高的优点，尤其是该系统的结构模块化、系统单元相对独立的特点，有效避免了国外仪器设备固有的售后维修困难问题，具有较好的国内和国际市场需求潜力。

后基因组时代蛋白质组闪亮登场中国计量院高通量蛋白质检测技术研究取得重大突破　　“高通量蛋白质分离检测关键技术研究取得的突破给我们很大鼓舞，但这只是我们大规模系统集成研究的一部分，我们正在着力于系统后续的研究。相信，在不久的将来，这套集成系统将为蛋白质组的分析提供一个完整规范的平台。”谈起不久前通过项目鉴定的《高通量蛋白质分离检测关键技术研究》和取得的成果，中国计量科学研究院生物、能源与环境研究所科学仪器研究室主任刘新志显得踌躇满志。　　随着全球性的国际人类基因组计划的初步完成，一个以蛋白质和基因调节为研究重点的后基因组时代已经拉开序幕。蛋白质是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，对蛋白质结构和功能的研究将直接阐明生命在生理或病理条件下的变化机制。伴随人类基因组研究而发展的蛋白质组学则是研究细胞内各种蛋白质的组成及其活动规律的一门新兴学科。后基因组时代，蛋白质组将成为重点研究方向之一，并将有力推动生物产业的持续性高速发展。　　“蛋白质组研究是一门极为年轻的科学，从诞生到蓬勃发展也不过七八年历史，我国的研究时间也只有六年而已。但其发展速度非常迅猛，应用范围也非常广泛。”刘新志说。　　蛋白质组研究对生命科学、化学分析、食品安全、人类健康等诸多领域都有着重要意义。例如，几乎所有的药物都是通过蛋白质发挥作用，蛋白质组学在药学研究中的应用不仅可直接产生新的药物，更重要的是可减少对新药开发研制的盲目性，大大加速和简化新药研制的过程 通过对疾病不同阶段蛋白质组的研究，还可帮助诊断和防治疾病。目前，蛋白质组学已成功用于肿瘤、糖尿病、艾滋病、关节炎等多种疾病的诊断和治疗。　　“蛋白质组研究的核心技术分为两个部分：蛋白质分离技术和蛋白质鉴定技术。实验数据表明，现阶段依赖质谱分析的蛋白质鉴定技术的发展水平远高于蛋白质分离技术的发展水平。但对大分子、复合物、细胞的分离纯化是进行更详尽的生物鉴定和工程化应用所必需的重要步骤，如果不能快速有效地进行蛋白质分离，后续的鉴定也无法进行。所以，蛋白质组研究的瓶颈来自于蛋白质分离技术的限制。”刘新志打了一个比喻：“蛋白质鉴定技术好比一条宽敞的高速路，但通往这条高速路的必经路——蛋白质分离技术就好比一条小胡同，这条小胡同严重影响了车辆的快速通行。”　　据介绍，目前蛋白质分离技术主要有两种——双向电泳技术和高效液相色谱技术。“这两种传统技术与生俱来的缺点是很难分解出难溶性蛋白，而且不能分解出不溶性蛋白。要打通这条小胡同，就必须找到一种新的方法、研制一种新的装置，能够有效地分离出难溶性蛋白和不溶性蛋白，并且要实现高通量快速分离。”刘新志介绍。　　由中国计量科学研究院完成的《高通量蛋白质检测关键技术的研究》课题在解决蛋白质的快速分离技术方面取得了重大突破。研究建立了以反向加样连续自由流电泳(FFE)分离方法为核心的高通量蛋白质分离检测技术中最为关键的高稳定度自由流电泳(HSFFE)装置。“该装置最显著的特点就是解决了两种传统的分离技术所不能解决的问题——从蛋白混合物中有效地分离出可溶性蛋白、难溶性蛋白、不溶性蛋白，实现了对这三种蛋白的完全分离 其次，装置的通量高，速度快，能够满足蛋白质快速分离鉴定的需要。”刘新志说。　　专家认为，该装置是我国第一台自主研发的实用大型地基液相制备电泳装置，主要指标已经达到国际同类装置的技术水平。同时，该课题的实施具有技术上的前瞻性和集成创新性，对蛋白质组学研究提供了关键的技术支撑。具有自主知识产权的这项成果降低了我国在同类仪器设备上对国外技术的依存度，具有较高的实际应用价值。该装置不仅可以为我国的蛋白质组基础研究提供技术支撑，还可以广泛应用于生物产业的生产环节，如生物制药。同时，还能应用于医学临床，如疾病预防和临床监测。正如一位资深的生物学家所说：“其应用范围几乎可以遍及生物学、生物化学和细胞学的各个领域。”　　“虽然这套装置本身已经可以作为独立的产品应用于相关领域，但这并不是我们的最终目的。我们的目标是实现以该装置为核心的高通量完整蛋白质分离、酶解消化、肽段分离和质谱鉴定接口的大规模系统集成，以保证蛋白质组的分析可以在一个连续自控的系统中规范化完成。到时候，我们的装置将发挥更大的作用。”刘新志信心十足。

重磅！史上首次定量检测完整的人类蛋白质组在一项新的研究中，来自瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和美国系统生物学研究所等机构的研究人员开发出人类SRMAtlas（Human SRMAtlas），即靶向识别和可重复地定量预测的人类蛋白质组中所有蛋白质的高度特异性质谱检测方法汇编目录，包括许多剪接变异体、非同义突变和翻译后修饰。利用一种被称作选择性反应监控（selected reaction monitoring, SRM）的技术，研究人员利用166174种已被充分了解的化学合成蛋白特征性肽（proteotypic peptide）开发出这些检测方法。相关研究结果发表在2016年7月28日那期Cell期刊上，论文标题为“Human SRMAtlas: A Resource of Targeted Assays to Quantify the Complete Human Proteome”。论文第一作者为来自美国系统生物学研究所的Ulrike Kusebauch博士。论文通信作者为来自美国系统生物学研究所的Robert Moritz教授和来自瑞士苏黎世联邦理工学院的Ruedi Aebersold。SRMAtlas资源在http://www.srmatlas.org网站上可以免费获取，将有助于公平地开展重点的、假设驱动的和大型蛋白质组规模的研究。研究人员期待这一资源将极大地加快基于蛋白质的实验室生物学发展从而有助理解疾病转化和健康轨迹，这是因为如今在理论上能够鉴定和定量检测出任何样品中的任何人类蛋白。能够可靠地和可重复性地检测任何组织或细胞类型的人类蛋白质组中的任何一种蛋白在理解系统层次的性质以及正常生理下和患病时的特异性途径方面引发变革。在Moritz教授实验室中，研究团队能够利用SRM方法产生并验证了一种由高度特异性地靶向蛋白质组检测方法组成的汇编目录，而且通过这种广泛获取的、灵敏的和强健的靶向质谱方法SRM，能够定量检测20,277种已被标注的人类蛋白中的99.7%。这种人类SRMAtlas提供明确的检测坐标来确定性地鉴别生物样品中蛋白质特征性的肽。尽管2003年，人们成功地了完成人类基因组计划（Human Genome Project），构建出所有人类基因的目录，但是大多数蛋白质研究仍然聚焦在在绘制出人类基因组图谱之前科学家们研究的蛋白中相对较小的一部分蛋白上。若要超越这种停滞不前的蛋白质-基因组学研究方法，就应需要为几乎每种人类蛋白开发高度特异性的检测方法。利用人类SRMAtlas等资源，测量任何一种人类蛋白质的前景如今变成现实。如今，人类SRMAtlas提供已经过验证的质谱检测方法，这些检测方法是基于一种统一的一致的检测人类蛋白质组中几乎每种蛋白的过程开发出的SRM技术而开发的。这些检测方法可快速地用于系统生物学和生物医学研究中以便高度灵敏地和高度选择性地鉴定和定量检测任何一种人类蛋白，以及指导完整的蛋白质图谱绘制来了解它们的生物学功能。个人化医学奖依赖于分子特征来监控人们的健康状态，提供信号来鉴定健康轨迹发生的变化，以及首先在临床试验随后在临床实践中提供信息来让合适的患者匹配正确的药物。这种人类SRMAtlas计划稳步地将蛋白组学推到前沿，并且为蛋白质组学在癌症登月计划（Cancer Moonshot）中发挥较大的作用添砖加瓦。

日本研究人员最近人工合成一种可发出荧光的蛋白质，能够用来快速检测地下水等水源中是否含有砷、镉和铅等有害金属。这种检测技术成本低，操作简便，研究人员希望一两年内将其实用化。　　日本宇都宫大学副教授前田勇宇在国际学术刊物《生物传感器与生物电子学》网络版上发表论文说，他将容易与有害金属结合的“反式作用因子”与绿色荧光蛋白融合，制造出可发出荧光的人工合成蛋白质“GFP-反式作用因子”。　　检测时，让这种人工合成蛋白质与地下水等样品混合，然后使其通过特制的多孔平板进行过滤。约15分钟后，用重蒸馏水清除出平板上与有害金属结合的人工合成蛋白质。样品中的有害金属越多，被清除出的人工合成蛋白质也越多，附着在平板上的荧光的程度也越低，反之则越高。具体荧光数值可使用仪器读取，从而检测出样品中有害金属含量。　　这种人工合成蛋白质呈粉末状，容易保存，检测装置可随身携带。前田勇宇说：“利用这种检测技术目前只能检测出砷、镉和铅三种金属。希望今后能够进一步检测出其他有害金属，并把检测时间缩短到5分钟左右。”

十一五国家科技支撑计划项目《科学仪器设备研制与开发》中“高通量蛋白质分离检测系统的研制与开发”课题顺利通过验收 　7月9日，由国家质检总局科技司和科技部条件与财务司组织验收专家组，对中科院大连化学物理研究所主持承担，北京理工大学、大连依利特分析仪器有限公司参加的十一五国家科技支撑计划项目《科学仪器设备研制与开发》中“高通量蛋白质分离检测系统的研制与开发”课题进行了验收。国家科技部条件与财务司副司长吴学梯、国家质检总局科技司司长侯玲林、大连化物所副所长冯埃生出席了验收会。验收会现场 课题样机　　验收专家组成员包括北京蛋白组学研究中心钱小红研究员(组长)、科技部国家图书文献信息中心吴波尔研究员(副组长)、复旦大学张祥民教授、中国科学院化学研究所陈义研究员、大连理工大学贾凌云教授、大连医科大学王立明教授、科技部国家科技基础条件平台中心张渝英研究员、中科院遗传发育所朱祯研究员、总装军事医学研究所胡文祥研究员、中国特种设备检验研究院高云芳高级会计师、工业与信息产业部电信研究所郭士萍高级会计师、中国科学技术信息研究所吴家喜副研究员。　　验收专家组认真、全面地听取了课题的总体执行情况报告、技术研究报告和测试专家组的技术测试报告，审阅了课题验收材料，查看了样机演示。专家组一致认为：该项目研究计划、技术路线和课题设置合理，项目实施和管理规范，经费使用合理，完成了课题合同书的各项任务指标，一致同意通过验收，同时建议国家有关部门继续给予大力支持，实现课题成果的产业化。　　验收会后，与会领导、专家以及有关企业负责人针对高通量蛋白质分离检测系统的研制与开发的发展目标、研究方向、产品规模化生产等问题进行了深入探讨，理清了下一步研究思路，明确了后续发展方向，为高通量蛋白质分离检测系统产业化的实现奠定了良好基础。

CEM 世界食品博览会推出全新的蛋白质检测系统 &mdash &mdash 蛋白质标签技术比标准方法更准确 （Matthews, North Carolina) CEM公司，创新性微波实验仪器的杰出全球供应商，在芝加哥举办的世界食器展上，很高兴向大家宣布Sprint TM快速蛋白质分析仪的诞生。Sprint TM蛋白质分析仪采用的iTAG TM蛋白质标签技术可以在两分钟内得到准确的测量结果。准确的蛋白质检测结果在食品及宠物食品行业非常重要，这些行业由于一些添加剂中含氮水平估算而导致的错误的蛋白质测量结果。这种错误的测量是由于在面粉和米中添加三聚氰胺而引起。 &ldquo 在全球化资源化和经济发展的时代，好的食品生产商已经意识到保证食品的安全和纯正比以往更为重要&rdquo ，Michael J. Collins, CEM公司CEO说。&ldquo Sprint TM将蛋白质组学应用到食品科学，为公司提供最准确地蛋白质的检测。通过给真正的蛋白质贴上标签，Sprint TM可以进行准地区分，而不会由于氮的干扰而受到欺骗，这在食品科学领域是一项不可思议的重要突破。&rdquo 凯氏定氮法和杜马斯法现在常常用来食品行业中进行蛋白质检测，测量样品中的总氮含量，然后依据氮含量来计算蛋白质含量。如有添加剂，这就会产生一个问题，这些添加剂和污染物产生的蛋白质检测结果高于事实上的蛋白质。Sprint TM的蛋白质标签技术根本不测氮，而是直接找到蛋白质，产生一个准确的蛋白质测量结果。 这个方法已经得到了AOAC和AACC的认证，对食品和添加剂等广大行业非常有用。 这套系统操作简便，自动均匀化样品，添加标签溶剂，轻轻一触键，便可得到检测结果。 除此之外，整套系统相比较凯氏定氮和杜马斯方法更安全、快速、有益于环境。凯氏定氮法要采用硫酸加热到高温，在员工检测过程中，检测完以后处置上都会产生安全和健康问题。 &ldquo CEM的优势在于其优秀的研发能力和强大的研发队伍，尤其在非常重要的实验应用方面提供解决方案&rdquo ，Collins继续说道，&ldquo 我们在成分检测及生物科学方面的专长使得我们在扩大产品线的同时，使我们的知识成一种资本，这种机会并不是很多。从我们目前得到的各行业的反馈来看，这些反馈都是相当积极并令人鼓舞的。&rdquo 真蛋白质测定仪 蛋白质分析仪详情请浏览我们的中文网页：www.pynnco.com，或英文网站：www.cem.com， 或来电咨询：010-65528800，感谢您对我们CEM的关心和支持。

点击了解更多产品详情→食品中蛋白质检测仪 食品中蛋白质检测仪是一种高效、精确、可靠的检测设备，对奶粉的检测有着重要的帮助。首先，蛋白质检测仪可以准确地测定奶粉中的蛋白质含量，确保奶粉的营养成分符合标准。其次，蛋白质检测仪可以检测奶粉中是否含有过量的添加剂或有害成分，如三聚氰胺等，从而确保奶粉的安全性。 此外，食品中蛋白质检测仪还可以检测奶粉的质量和纯度，确保奶粉的品质符合市场需求和消费者期望。因此，蛋白质检测仪在奶粉生产和质量控制中起着重要的作用，有助于提高奶粉的质量和安全性，保障消费者的健康和权益。 另外，食品中蛋白质检测仪还具有高效、自动化的特点，可以大幅度提高奶粉生产企业的生产效率和生产能力。通过蛋白质检测仪检测奶粉的过程，可以减少人工操作，降低人为误差的发生，提高检测的精度和准确性。此外，蛋白质检测仪还具有数据处理和分析功能，可以对检测结果进行统计和分析，为奶粉生产企业提供更全面、更准确的质量控制数据和方案。因此，蛋白质检测仪在奶粉生产和质量控制中的应用前景广阔，有望成为奶粉生产企业的必备设备和核心技术。

纳米天线工作示意图　图片来源：物理学家组织网　　据物理学家组织网2022年1月10日报道，加拿大蒙特利尔大学科学家在最新一期《自然方法》杂志上撰文称，他们利用DNA，制造出了一种5纳米长的天线，这种天线可用于监测蛋白质结构随时间如何变化（当蛋白质发挥生物功能时会产生独特的信号），有望在生物医药等多领域“大显身手”。　　该研究资深作者、加拿大生物工程和生物纳米技术研究主席亚历克西斯瓦雷-贝利斯勒说：“近年来，化学家们意识到，DNA可以用于构建各种纳米结构和纳米机器。DNA可以像乐高一样组装，受此启发，我们制造出了这种基于DNA的荧光纳米天线，它可以帮助我们描述蛋白质的功能。”　　他解释道：“就像双向无线电既能接收也能发射无线电波一样，我们制造出的荧光纳米天线可以接收一种颜色（波长）的光，并根据它感应到的蛋白质运动，以另一种颜色将光发射回来，通过检测反射光，我们可以了解蛋白质的运动情况。”　　研究第一作者、蒙特利尔大学化学博士生斯科特哈伦解释道，使用DNA设计纳米天线的主要优势之一是，DNA相对简单且可编程，可用其制造出不同长度的天线，而且，研究人员很容易让荧光分子与DNA相连，然后将这种荧光纳米天线与生物纳米机器（如酶）相连。　　研究人员表示，这种天线有望在生物化学和纳米技术等诸多领域“大显身手”。哈伦说：“我们能在它的帮助下，首次实时检测到碱性磷酸酶的功能，这种酶与癌症和肠道炎症等许多疾病有关。此外，还可以帮助化学家识别有前途的新药，并指导纳米工程师开发更好的纳米机器。”　　瓦雷-贝利斯勒强调：“这种纳米天线很容易使用，世界各地的许多实验室可以很方便地利用它们来研究蛋白质，识别新药或开发新的纳米技术。我们计划成立一家初创公司，将这种纳米天线商业化，并将其提供给研究人员和制药行业。”

蛋白质是复杂的含氮有机化合物,分子量很大,大部分高达数万至数百万,分子的长链从数纳米至100nm,它们由20种氨基酸通过酰胺键以一定的方式结合,并具有一定的空间结构,所含的主要化学元素为C、H、O、N,在某些蛋白质中还含有P、Cu、Fe、I等元素,但氮的相对丰度基本稳定,是区别于其它有机化合物的主要标志。不同蛋白质的氨基酸构成比例及方式不同,所以各种蛋白质其含氮量也不同。一般蛋白质含氮量平均为16%,即1份氮素相当于6.25份蛋白质,此即蛋白质系数。 意大利VELP凯氏定氮仪在环保节能方面具有性能， 的蒸汽发生器和钛冷凝器，蒸馏滴定同步进行，分析速度快，冷却水用量仅0.5升/分钟，降低能耗从而节约了成本。因此该仪器被广泛应用于各类蛋白质检测的实验研究。 测定脱脂奶粉中蛋白质的含量，对掌握其营养价值和品质的变化，保障人体健康，合理配料，为乳制品深加工提供数据十分重要，此外，蛋白质分解产物对乳制品的色、香、味都有一定作用，所以测定具有深远意义。

日前，由弗雷德哈钦森癌症研究中心(Fred Hutchinson Cancer Research Center)领导的一个国际研究小组证实了大规模、标准化蛋白质检测的可行性，这是验证疾病生物标志物和药物靶点的必要条件。这项刊登在《自然-方法》(Nature Methods)杂志上的最新论文表明，科学家们开发的一种靶向性蛋白质检测方法具有系统地、可靠地检测人类蛋白质组的潜力。　　论文主要作者、癌症蛋白质组学专家 Amanda Paulovich 博士和同事们开发的这项技术，可同时准确地检测许多不同样本中成百上千种蛋白质的丰度。来自西雅图、波士顿和韩国等其他地区的实验室重现了人类乳腺癌细胞中 319 种蛋白质的检测结果，证实这种方法可跨越实验室和国界实现标准化。　　Paulovich 表示：&ldquo 这种方法有潜力彻底改变我们检测人类蛋白质的方式。利用全球资源对所有人类蛋白质进行标准化定量设立一些新标准，无疑将能提高临床研究的可重现性，其将对转化新型治疗和诊断带来巨大的影响。&rdquo 　　作为所有生物功能的执行分子机器，蛋白质掌控着早期疾病和疾病进程的信号传导。探求癌症生物标记物&mdash &mdash 细胞中的蛋白质指纹有可能促使开发出一些测试方法，更早期地检测疾病，早在癌症形成之前鉴别出个体的特殊风险，以及更好地指导患者的治疗。然而没有标准化和可重现的方法来检测它们的水平，验证新发现的候选生物标记物是一件不可能的事情。　　每个有前景的生物标记物都必须在临床试验中开展进一步的研究，这就要求研究人员能够检测数百到数千个患者样本中每个候选标志物的丰度。由于将任何一种候选标记物转化至临床应用的机率都极其的低，鉴别一种具有临床价值的生物标记物必须对大量的蛋白质进行测试。　　Paulovich 表示：&ldquo 现在，你还不能对大多数的人类蛋白质进行大规模检测。在我们完成人类基因组测序，获得DNA分子全目录10多年之后，仍然不能够采用一种标准化定量方法在各种通量模式下对人类蛋白质组开展研究。&rdquo 　　为了解决这一问题，Paulovich 和同事们利用了一种称作为多反应检测质谱法(MRM-MS)的敏感性靶向蛋白质检测技术。这种质谱法并非是全新的技术，多年来全球的临床实验室利用它来测量药物代谢产物和与先天性代谢缺陷有关的一些小分子。最近，Paulovich和其他研究人员开始利用它来检测人类蛋白质。　　采用研究人员开发的这种方法，每天每台仪器能够对最少 20 个临床样本中的 170 种蛋白质进行高度特异性地、精确地、多路定量分析 任何其他的现有技术都没有这种能力。　　由于质谱技术是针对性的，这意味着研究人员能够调整设备寻找癌细胞或其他样品类型中特殊的蛋白质亚群，相比于非针对性策略，它可以在更低的水平上检测微量血液样本或活检标本中目的蛋白质的存在。　　研究的主要作者、Paulovich 实验室分析化学家 Jacob Kennedy 说：&ldquo 我们的目标是用这一技术来取代当前采用的一些非常老旧的技术。&rdquo 　　当前，研究人员通常是采用 Western blotting、ELISA 或是免疫组化(IHC)技术来检测临床样本中的蛋白质水平。这些方法往往无法在实验室之间重现结果，从而很难验证适用于临床的候选生物标记物，它们不适用于一次检测大量的蛋白质和样本。　　Paulovich 和同事们通过分析乳腺癌细胞生成的 300 多种已知蛋白质验证了他们的技术 研究结果表明，MRM-MS 可以重现及扩展以往采用其他技术进行乳腺癌研究所生成的观察结果。　　该研究证实了，MRM-MS 能够以一种标准化方式一次检测许多的蛋白质，为开展国际性的、有组织的研究工作定量人类蛋白质中的每种蛋白奠定了基础。　　原文检索：　　Jacob J Kennedy,Susan E Abbatiello,Kyunggon Kim,Ping Yan,Jeffrey R Whiteaker,Chenwei Lin,Jun Seok Kim,Yuzheng Zhang,Xianlong Wang,Richard G Ivey,Lei Zhao,Hophil Min,Youngju Lee,Myeong-Hee Yu,Eun Gyeong Yang,Cheolju Lee,Pei Wang,Henry Rodriguez,Youngsoo Kim,Steven A Carr& Amanda G Paulovich. Demonstrating the feasibility of large-scale development of standardized assays to quantify human proteins. Nature Methods, 08 December 2013 doi:10.1038/nmeth.2763

&mdash &mdash 您关心待检物质中的蛋白质成份吗？ &mdash &mdash 您需要精确但不依赖氮元素测定的蛋白质测定吗？ &mdash &mdash 您需要一个通过AOAC及AACC认可的技术方法吗？ CEM公司的Sprint真蛋白质含量测定仪结合生物科学与食品科学技术，进行快速精确的蛋白质测定。该系统使用iTAG专利技术直接区分及测量蛋白质含量（而非氮元素）。Sprint使用的iTAG技术直接标明蛋白质中的氨基。当添加小麦面筋蛋白时不会产生错误结果，加入三聚氰胺时也不会产生错误结果，而目前凯氏定氮法和Dumas定氮法都无法排除非蛋白氮造成的蛋白值虚高。 2008年4月起，CEM即将在全国范内展开Sprint真蛋白质快速测定仪送样检测活动。本活动旨在快速、准确地得到您需要的蛋白质含量结果。 有兴趣的用户都可以参加，只需提前报名并将您的样品寄给我们即可。实验完成后我们会通过电子邮件方式寄送实验报告，所以请您务必留下正确的电子邮件地址。 报名方式：下载报名表格并填写后发电子邮件。实验申请报名表.dochttp://www.pynnco.com/images/pic/2008226162113587.doc 报名Email：sales@pynnco.com 联系人：张小姐 联系电话：010-65528800 报名及寄样截止时间：2008年5月1日 寄样地址：北京市朝阳区吉庆里14号佳汇国际中心A1005

在一项新的研究中，来自瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)和美国系统生物学研究所等机构的研究人员开发出人类SRMAtlas(Human SRMAtlas)，即靶向识别和可重复地定量预测的人类蛋白质组中所有蛋白质的高度特异性质谱检测方法汇编目录，包括许多剪接变异体、非同义突变和翻译后修饰。利用一种被称作选择性反应监控(selected reaction monitoring, SRM)的技术，研究人员利用166174种已被充分了解的化学合成蛋白特征性肽(proteotypic peptide)开发出这些检测方法。相关研究结果发表在2016年7月28日那期Cell期刊上，论文标题为“Human SRMAtlas: A Resource of Targeted Assays to Quantify the Complete Human Proteome”。论文第一作者为来自美国系统生物学研究所的Ulrike Kusebauch博士。论文通信作者为来自美国系统生物学研究所的Robert Moritz教授和来自瑞士苏黎世联邦理工学院的Ruedi Aebersold。　　SRMAtlas资源在http://www.srmatlas.org网站上可以免费获取，将有助于公平地开展重点的、假设驱动的和大型蛋白质组规模的研究。研究人员期待这一资源将极大地加快基于蛋白质的实验室生物学发展从而有助理解疾病转化和健康轨迹，这是因为如今在理论上能够鉴定和定量检测出任何样品中的任何人类蛋白。　　能够可靠地和可重复性地检测任何组织或细胞类型的人类蛋白质组中的任何一种蛋白在理解系统层次的性质以及正常生理下和患病时的特异性途径方面引发变革。在Moritz教授实验室中，研究团队能够利用SRM方法产生并验证了一种由高度特异性地靶向蛋白质组检测方法组成的汇编目录，而且通过这种广泛获取的、灵敏的和强健的靶向质谱方法SRM，能够定量检测20,277种已被标注的人类蛋白中的99.7%。这种人类SRMAtlas提供明确的检测坐标来确定性地鉴别生物样品中蛋白质特征性的肽。　　尽管2003年，人们成功地了完成人类基因组计划(Human Genome Project)，构建出所有人类基因的目录，但是大多数蛋白质研究仍然聚焦在在绘制出人类基因组图谱之前科学家们研究的蛋白中相对较小的一部分蛋白上。若要超越这种停滞不前的蛋白质-基因组学研究方法，就应需要为几乎每种人类蛋白开发高度特异性的检测方法。利用人类SRMAtlas等资源，测量任何一种人类蛋白质的前景如今变成现实。如今，人类SRMAtlas提供已经过验证的质谱检测方法，这些检测方法是基于一种统一的一致的检测人类蛋白质组中几乎每种蛋白的过程开发出的SRM技术而开发的。这些检测方法可快速地用于系统生物学和生物医学研究中以便高度灵敏地和高度选择性地鉴定和定量检测任何一种人类蛋白，以及指导完整的蛋白质图谱绘制来了解它们的生物学功能。　　个人化医学奖依赖于分子特征来监控人们的健康状态，提供信号来鉴定健康轨迹发生的变化，以及首先在临床试验随后在临床实践中提供信息来让合适的患者匹配正确的药物。这种人类SRMAtlas计划稳步地将蛋白组学推到前沿，并且为蛋白质组学在癌症登月计划(Cancer Moonshot)中发挥较大的作用添砖加瓦。

对通过纳米孔的DNA进行测序，可提供长的读长，单分子的读数，并且能够避免昂贵的荧光标记和费时的扩增步骤。那么，纳米孔方法能为蛋白质研究做什么呢?　　虽然肉眼看不见，但是这种最新的分子生物学技术是强大的。纳米孔的直径约4纳米，是一层人造膜上产生的一个纳米孔，使研究人员能够收集一系列测量，对通过这些可渗透的开口的分子进行结构分析。　　纳米孔以前用于DNA测序或识别与DNA结合的转录因子，通过检测在每个碱基周围流动的水溶液的水流变化，揭示穿过这个孔的遗传物质的秘密。现在，随着已确立起来的DNA分析，宾夕法尼亚大学的一个研究小组将目光投向了蛋白质。他们新开发了一种方法，于九月二十二日发表在国际纳米科学技术领域权威刊物《ACSNano》。　　本文共同作者JefferySaven指出：“我们的方法超过了目前电子学的限制。”　　研究小组所面临的一个挑战是，纳米孔的开口小于许多蛋白质分子的直径，他们采用固态纳米孔的稳定性，修改开口，以容纳较大的蛋白质。Saven说：“纳米孔设备的制备和蛋白质易位的测量，确实是具有挑战性的。”　　一旦他们最终制备了合适的纳米孔，该研究小组就检测了蛋白质GCN4-p1，因为这个蛋白质以二聚体和单体的形式出现。纳米孔可成功地区分单体——通常有一个非持久性的结构，和二聚体——由螺旋线圈构成。　　有了纳米孔，研究人员可以在蛋白质更倾向于自然运转的环境中，观察到没有发生改变的蛋白质。这种方法也不需要大量的蛋白质。鉴于这些优点，纳米孔对于表征和确认蛋白质的大小很有价值。纳米孔技术最终可能应用于疾病的诊断，也应用于个别病人的样本，因为很多疾病与蛋白质的折叠和结合有关。

新华网长春2月17日电(记者宗巍)由中国计量科学研究院和长春吉大小天鹅仪器有限公司联合自主研发的纯牛奶奶粉蛋白质快速检测仪近日面世，该检测仪能够快速、有效地检测出纯牛奶和奶粉中真实蛋白质的含量。 　　据介绍，这种检测仪通过特异显色剂与蛋白质氮反应后浓度的变化，测定纯牛奶和奶粉中蛋白质，　　它的优点在于检测结果不受三聚氰胺、尿素等非蛋白质氮的干扰，能真实反映出样品中蛋白质的含量。与传统的检测方式相比，它的测定时间也大大缩短，测定一个样品只需10分钟左右。　　该仪器适用于乳品质检站、畜牧水产品检测站、出入境检验检疫局、工商、卫生等部门。目前已投放市场，下一步计划将检测范围从奶制品扩大到饲料等领域。

2月29日，中国科学院上海药物研究所研究员黄河、柳红合作，研究设计合成了一种含有吡啶甲醛片段的可断裂分子探针2PCA-Probe，可实现对蛋白质N-端的深度富集检测。相关研究发表于《美国化学会志》。蛋白质水解是一种广泛存在的翻译后修饰方式，在多种生物过程中发挥重要作用。在正常组织中，大多数蛋白酶的活性受到严格调控，而在肿瘤组织中则往往被异常激活，并通过介导免疫逃逸、肿瘤细胞侵袭等多个途径促进肿瘤的发生发展。通过对蛋白质N-端进行系统检测可获得蛋白水解断裂信息，但现有的N-端组学检测方法存在操作复杂、检测深度不高等缺陷，限制了蛋白水解相关研究的进展。研究团队发现，吡啶甲醛片段与N-端氨基酸可以选择性发生环化反应形成咪唑烷酮结构，还可发生羟醛缩合反应，并由此发现该类标记方法生成的新诊断片段。通过该诊断片段信息，可以规避以往此类探针标记时遇到的限制，即无法标记2位氨基酸为脯氨酸的多肽。利用该方法，研究团队对三对结直肠癌组织和癌旁组织的N-端组进行了深度富集检测，共鉴定到了4686种N端多肽。进一步分析显示，肿瘤组织中的蛋白水解过程较癌旁组织更活跃，且肿瘤组织中发生水解的蛋白主要富集在代谢通路和免疫通路，这可能与肿瘤组织的代谢重编程和免疫逃逸过程相关。该研究建立了一种全新的N-端组深度检测方法，为疾病发病机制中的蛋白质水解过程研究提供了有力的新工具。2PCA-Probe探针结构及标记检测流程 图片来源于《美国化学会志》

鉴定和定量蛋白质生物标志物是精准医疗的迫切需求。功能蛋白质组学的最新进展表明，仍有许多未开发的蛋白质对病理状况的进展具有潜在的影响。一般来说，蛋白质生物标志物在致癌条件下上调。这些生物标记物的临床检查对预后、诊断和治疗都有帮助。因此，利用对各种生化刺激的快速信号反应，研发高度特异性和敏感性的蛋白质传感方法至关重要。3月20日，《Nature Communications》发表题为《A generalizable nanopore sensor for highly specific protein detection at single-molecule precision》的论文。在文章中，他们介绍了自己设计出的一种微小的纳米传感器。这种传感器被戏称为“鱼钩和鱼饵”，能够以单分子精度检测样品中的蛋白质标志物。研究者们制定的一类传感元件：一个可编程的抗体模拟粘合剂融合到一个单体蛋白质纳米孔。这些传感器将有一种模拟抗体的蛋白质粘合剂，通过一根像鱼钩一样的柔性系绳，在tFhuA纳米孔(一种单体β桶状支架)上进行工程设计。蛋白质识别元件，而不会破坏其膜嵌入结构和成孔特性，从而实现“精准垂钓”。设计原理在针对不同抗体的时候仅需要改变粘合剂的一小部分即可，通过这种方式，极大地扩展了纳米孔传感器对许多蛋白质的效用，同时保留了它们的结构、特异性和灵敏度。研究者们通过开发和试验证明了这些传感器可用于在大小、电荷和结构复杂性方面发生巨大变化的蛋白质分析物。这些分析物产生的独特的电特征取决于它们的身份和数量以及纳米孔尖端的粘合剂-分析物组装。虽然该研究还只是一个概念原型，但在未来在诊断癌症时，这些纳米传感器将在一定程度上替代成像和活组织检查，并为预后、诊断、治疗提供具有参考价值的信息。这项工作的结果可以通过为生物流体中的生物标志物检测提供基础，影响生物医学诊断。

Fig. 1: View of the SuperMaMa laboratory at the University of Vienna. The hanging gold-plated insert is the radiation shield behind which the superconducting nanowire detectors are installed. C: Quantennanophysik @ Universität Wien　　Fig. 2: Counting single proteins with a superconducting nanowire. The background and nanowire are altered in Photoshop with the Generative Fill AI. (Human Insulin PDB:3I40). C: CC BY-ND 4.0 Quantum Nanophysics University of Vienna.　　据奥地利维也纳大学(University of Vienna, Boltzmanngasse, Vienna, Austria.)2023年12月4日提供的消息，由维也纳大学量子物理学家马库斯阿恩特(Markus Arndt)领导的国际研究团队在蛋白质离子检测方面取得突破：超导纳米线探测器凭借其高能量灵敏度，实现了蛋白质离子检测的突破(Quantum physics: Superconducting Nanowires Detect Single Protein Ions)。几乎100%的量子效率，比传统离子探测器在低能量下的探测效率高出1000倍。与传统探测器相比，它们还可以通过冲击能量来区分大分子。这允许更灵敏地检测蛋白质，并提供质谱分析中的附加信息。这项研究的结果于2023年12月1日已经在在《科学进展》(Science Advances)杂志网站发表——Marcel Straus, Armin Shayeghi, Martin F. X. Mauser, Philipp Geyer, Tim Kostersitz, Julia Salapa, Olexandr Dobrovolskiy, Steven Daly, Jan Commandeur, Yong Hua, Valentin Köhler, Marcel Mayor, Jad Benserhir, Claudio Bruschini, Edoardo Charbon, Mario Castaneda, Monique Gevers, Ronan Gourgues, Nima Kalhor, Andreas Fognini, Markus Arndt. Highly sensitive single molecule detection of macromolecule ion beams. Science Advances, 1 Dec 2023, Vol 9, Issue 48. DOI: 10.1126/sciadv.adj2801. https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adj2801　　参与此项研究的除了来自维也纳大学的研究人员之外，还有来自奥地利科学院(Austrian Academy of Sciences, Boltzmanngasse, Vienna, Austria)、荷兰MSVision(MSVision, Televisieweg 40, 1322 AM Almere, The Netherlands)、荷兰单量子(Single Quantum, Rotterdamseweg 394, 2629 HH, Delft, The Netherlands) 瑞士巴塞尔大学(University of Basel, St. Johannsring 19, CH-4056 Basel, Switzerland)以及瑞士洛桑联邦理工学院(école Polytechnique Fédérale de Lausanne简称EPFL, Rue de la Maladière 71b, CH-2002 Neuchatel, Switzerland)的研究人员。　　大分子的检测、识别和分析在生命科学的许多领域都很有趣，包括蛋白质研究、诊断和分析。质谱法通常用作检测系统即一种通常根据带电粒子(离子)的质荷比分离带电粒子(离子)并测量检测器生成的信号强度的方法。这提供了有关不同类型离子的相对丰度的信息，从而提供了样品组成的信息。然而，传统探测器只能对具有高冲击能量的粒子实现高探测效率和空间分辨率——这一限制现已被使用超导纳米线探测器的国际研究团队克服。　　低能粒子的合力(Joined forces for low energy particles)　　在当前的研究中，由维也纳大学与代尔夫特的单量子、EPFL、MSVision和巴塞尔大学的合作伙伴协调的欧洲联盟首次展示了超导纳米线的使用所谓的四极杆质谱(quadrupole mass spectrometry)中蛋白质束的优秀检测器。待分析样品中的离子被送入四极杆质谱仪并进行过滤。“如果我们现在使用超导纳米线而不是传统探测器，我们甚至可以识别以低动能撞击探测器的粒子，”维也纳大学物理学院量子纳米物理小组(Quantum Nanophysics Group at the Faculty of Physics at the University of Vienna)的项目负责人马库斯阿恩特 (Markus Arndt) 解释道。这是通过纳米线探测器的特殊材料特性(超导性)实现的。　　借助超导技术实现这一目标(Getting there with superconductivity)　　这种检测方法的关键是纳米线在非常低的温度下进入超导状态，在这种状态下它们失去电阻并允许无损电流流动。进入离子对超导纳米线的激发导致返回到正常导电状态(量子跃迁)。在此转变期间纳米线电特性的变化被解释为检测信号。“通过我们使用的纳米线探测器，”第一作者马塞尔 施特劳斯(Marcel Strauß / Marcel Straus)说，“我们利用了从超导到正常导电状态的量子跃迁，因此可以比传统离子探测器性能高出三个数量级。” 事实上，纳米线探测器在极低的冲击能量下具有显著的量子产率-并重新定义了传统探测器的可能性：“此外，配备这种量子传感器的质谱仪不仅可以根据分子的质量到电荷状态来区分分子，还可以根据分子的动能对它们进行分类。这改善了检测并提供了更好的空间分辨率的可能性，”马塞尔施特劳斯说道。纳米线探测器可以在质谱、分子光谱、分子偏转或分子量子干涉测量中找到新的应用，这些领域需要高效率和良好的分辨率，特别是在低冲击能量下。图 2(Fig. 2)是用超导纳米线计数单个蛋白质。　　团队和资金(Team & Funding)　　单量子(Single Quantum)领导超导纳米线探测器的研究，洛桑联邦理工学院的专家提供超冷电子学，MSVISION 是质谱专家，巴塞尔大学的专家负责化学合成和蛋白质功能化。维也纳大学将所有组件与其在量子光学、分子束和超导性方面的专业知识结合在一起。　　本研究得到了戈登和贝蒂摩尔基金会 (Gordon and Betty Moore Foundation: 10771)、欧盟地平线2020框架计划(European Union’s Horizon 2020 Framework Programme: 860713 and 777222)的资助。　　上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。　　Abstract　　The analysis of proteins in the gas phase benefits from detectors that exhibit high efficiency and precise spatial resolution. Although modern secondary electron multipliers already address numerous analytical requirements, additional methods are desired for macromolecules at energies lower than currently used in post-acceleration detection. Previous studies have proven the sensitivity of superconducting detectors to high-energy particles in time-of-flight mass spectrometry. Here, we demonstrate that superconducting nanowire detectors are exceptionally well suited for quadrupole mass spectrometry and exhibit an outstanding quantum yield at low-impact energies. At energies as low as 100 eV, the sensitivity of these detectors surpasses conventional ion detectors by three orders of magnitude, and they offer the possibility to discriminate molecules by their impact energy and charge. We demonstrate three developments with these compact and sensitive devices, the recording of 2D ion beam profiles, photochemistry experiments in the gas phase, and advanced cryogenic electronics to pave the way toward highly integrated detectors.文章来源：科学网 诸平

pspan style="font-family:楷体, 楷体_GB2312, SimKai"氮/蛋白质检测是化学实验室最繁琐的检测项之一。在食品、肥料、土壤、谷物、化工等诸多行业，氮元素的检测工作日益增多，人工成本也在上涨。为此，中国首款自动化程度高、效率更快的杜马斯定氮仪“应势而生”。海能D100杜马斯定氮仪将样品检测时间从2小时缩短至3分钟！/span/pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(247, 150, 70) "更多介绍请查看视频/span/ppbr//pscript src="https://p.bokecc.com/player?vid=A0E875594A7FC5CF9C33DC5901307461&siteid=D9180EE599D5BD46&autoStart=false&width=600&height=490&playerid=2BE2CA2D6C183770&playertype=1" type="text/javascript"/scriptpspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(247, 150, 70) "br//span/ppbr//ppspan style="font-family: 微软雅黑, " microsoft=""海能D100定氮仪是基于杜马斯燃烧法研制开发的一款快速高效、精确、低成本、无污染的氮/蛋白质含量的测定仪器。其原理是将样品在900℃~1200℃高温下燃烧，燃烧过程中产生NOx、COx、Hspan style="font-size: 11px "2/spanO以及HX等气体，其中的干扰成分COx、Hspan style="font-size: 12px "2/spanO以及HX被吸收剂所吸收，剩余的氮氧化物被还原剂全部还原成分子氮，随后分子氮的含量被热导检测器检测 。/span/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(247, 150, 70) "是优势，更是用户所需!/span/strong/pp　　1、快速/pp　　无需复杂的样品前处理，单个样品测试时间仅需3-4分钟即可得出分析结果。/pp　　2、准确/pp　　高灵敏度的TCD检测器，能够直接快速的分析样品中所有形式的氮，氮元素被完全检测，测试结果更精准 。/pp　　3、自动/pp　　内置120位自动进样器，实现高通量连续自动进样，整个过程无需人为干预，大大降低了整个实验的人工成本，同时测定效率比传统方法提高数倍。/pp　　4、环保/pp　　无需添加腐蚀性化学试剂，无废液、无有害气体排放。/pp style="text-align: center "strongspan style="color: rgb(247, 150, 70) "应用是最终目的!/span/strong/pp　　杜马斯定氮仪广泛应用在食品、药品、谷物、乳制品、肥料、车用尿素、饲料、植物、烟草等相关产品和有机物中氮/蛋白质的测量领域。同时拥有方法上的诸多优势，未来使用杜马斯方法测定样品中的含氮量会得到更广泛的应用。/p

p style="text-align: left text-indent: 2em "论文作者、美国加利福尼亚南部大学凯克医学院的马克· 卢及其研究团队指出，眼泪中存在泪腺分泌细胞产生的多种蛋白质，正是神经促使了这些蛋白质的产生，而帕金森病可以影响神经系统的功能。/pp style="text-indent: 2em "研究团队将55名帕金森病患者的泪样与27名健康人的泪样进行比对，发现两组人群中的阿尔法－突触核蛋白和低聚阿尔法－突触核蛋白水平有所不同。其中，帕金森病患者的阿尔法－突触核蛋白水平降低，但低聚阿尔法－突触核蛋白水平升高。/pp style="text-indent: 2em "卢说：“帕金森病进程可能在症状出现前数年或数十年就已经发生，眼泪这种生物学标记有助于提早诊断甚至治疗这一疾病。”/pp style="text-indent: 2em "帕金森病是一种常见于中老年人的神经退行性疾病，平均发病年龄60岁左右。阿尔法－突触核蛋白是一种在中枢神经系统突触前及核周表达的可溶性蛋白质，与帕金森病的发病机制和相关功能障碍相关。/pp style="text-indent: 2em "研究人员认为，这一研究首次显示眼泪可以成为一种可靠、便宜、非侵入性的帕金森病生物学标记。不过，他们还需对更多人群进行测试，以确定在帕金森病症状出现前的最早阶段，能否检测到这些蛋白质发生了变化。/p

食品奶粉蛋白质检测仪维护周期是多久，食品奶粉蛋白质检测仪的维护周期并不是固定的，因为它取决于多种因素，如设备的使用频率、环境条件、操作人员的维护意识等。然而，一般来说，为了确保设备的准确性和可靠性，建议定期进行以下维护和检查：日常清洁：每天或每次使用后，应对设备进行清洁，去除样品残留和灰尘。这有助于保持设备的卫生和准确性。定期检查：每周或每月进行一次全面的检查，包括设备的各个部件、连接线、电源等。确保所有部件都处于良好的工作状态，没有损坏或磨损。校准：根据设备的使用情况和制造商的建议，定期进行校准。校准是确保设备测量准确性的关键步骤。更换耗材：如果设备使用耗材（如过滤器、灯源等），应按照制造商的建议定期更换。软件更新：如果设备有软件支持，定期检查并更新软件，以确保设备具有最新的功能和修复任何已知的问题。具体来说，维护周期可能因设备型号、制造商和使用环境而异。因此，建议参考设备的用户手册或联系制造商以获取更具体的维护建议。此外，为了确保设备的长期稳定运行，建议对操作人员进行培训，使他们了解设备的操作和维护要求。同时，建立设备维护记录，以便跟踪设备的维护历史和性能变化。

在腐竹相关的新闻中，常常可以看到某“腐竹蛋白质含量不达标”。原来，腐竹等豆制品中的蛋白质来源于豆制品中含大豆蛋白质的原料，蛋白质属于质量指标。《非发酵豆制品》（GB/T 22106-2008）中规定，腐竹中蛋白质最低限量为45.0 g/100g；其他豆制品中蛋白质最低限量为43.0 g/100g。造成蛋白质含量不达标的原因，一方面可能是企业为节约成本没有严格按照配方投料，降低了含蛋白质原料的比例（这个原因往往会让企业得不偿失）；另外，很有可能是因为大豆原料蛋白质含量不确定，不均匀，而企业把关不严(或者说缺乏有效工具），使用了蛋白质含量未达标的原料造成。然而，很多豆制品生产企业并不知道有一款仪器可以帮忙，它是一款便携式无损检测仪器，坚固、手提即可，只需要一分钟就能检测出大豆蛋白质含量，满足大豆采购商的要求。有了对原料蛋白质含量的控制，控制腐竹的蛋白质含量超过国标最低限就不是靠经验了，而是靠数据监控。另外，收购商也可以很好地根据检测结果给原料大豆定价，令原料供应者心服口服。而大豆供应商也可以根据这款仪器测定自家产品的品质，从容应对想压低收购价的收购商。一分钟可显示检测结果（水分含量，含油量，蛋白质和水溶蛋白含量）仪器已经有了众多用户（包括海外用户）这款仪器不仅仅可以用于豆制品企业采购大豆，也可用于大豆质量分级。大豆 GB 1352-2023中规定，大豆质量指标应符合表1规定，对其水分含量有要求，高油大豆质量指标应符合表2规定，对脂肪含量有要求，高蛋白大豆质量指标应符合表3规定，不同等级的蛋白质含量要求不同。延伸阅读：九旬院士的近红外创业路——访陈星旦院士初衷不改 实现近红外技术产业化——“创新100”走访广东星创众谱仪器有限公司

俗话说：文无第一，如果非要整出个蛋白质质谱与蛋白质组学领域世界第一牛人，显然并不是一件容易的事，也注定是一件有争议的事。作为一个半路出家的准业内人，我就本着无知者无畏的革命精神，说一下我自己心目中的第一牛人：Ruedi Aebersold。　　考虑到科学网的大多数网友对蛋白质组学并不了解，先简单科普一下，根据百度百科的定义：“蛋白质组学(Proteomics)一词，源于蛋白质(protein)与 基因组学(genomics)两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。” 1995年(也有1994，1996年之说)Marc Wikins首次提出蛋白质组(Proteome)的概念1，1997年, Peter James(就职于有欧洲MIT之称的瑞士联邦工学院(ETH))又在此基础上率先提出蛋白质组学的概念2。基因组学和蛋白质组学的概念又进一步催生了N多的各种各样的组学(omics)，两者的诞生的发展，也使系统生物学成为可能，本文的主人公Ruedi Aebersold与Leroy Hood一起于2000年在美国西雅图创办了系统生物学研究所(ISB),该所的建立不但标志着系统生物学作为一门独立的学科的诞生(此句话貌似不靠谱，参见文后14楼的评论)，也带动了包括蛋白质组学在内的多种组学的发展，当然各种组学的发展也同时促进了系统生物学的发展。尽管日本也于2000年在东京建立了系统生物学研究所，但是同为第一个吃螃蟹的，东京的这个所，无论是学术水平还是世界影响都无法和西雅图的那个系统生物学领域的麦加相提并论。闲话少叙，我之所以认为Ruedi Aebersold是蛋白质质谱与蛋白质组学领域世界第一牛人，是基于如下原因：　　Ruedi Aebersold对蛋白质组学的最大贡献可谓是同位素代码标记技术(ICAT)，现在这一蛋白组定量技术自从1999年在Nature上发表以来，该技术已世界广泛应用，该论文迄今(截至2013年1月11日)已被引用了近3000次。Web of Science的检索结果显示，蛋白组学领域迄今已经至少有超过10万篇论文发表，按照被引用次数排名，该论文位居第三位。有意思的是，被引用次数排第四位的是Ruedi Aebersold和另外一位牛人Mathias Mann(下面会介绍)于2003年发表在Nature上的有关蛋白质质谱与蛋白质组学的综述论文，迄今也已被引用近2800次。而引用次数排第一和第二的两篇论文的通讯作者并算不上是蛋白质质谱与蛋白质组学领域的，蛋白质组学仅仅是他们使用的工具，他们的影响也在这个领域之外。蛋白质组学领域，最重要的专业协会应该算是HUPO (国际人类蛋白质组组织), 最重要的专业会议也当属HUPO世界大会，Ruedi Aebersold曾获HUPO含金量最高的成就奖，他本人也经常是HUPO世界大会的分会主席或大会特邀报告人。当然Aebersold还获得了包括美国质谱协会(ASMS)大奖在内的许多专业大奖。可能有人会列出另外的自己心中的第一牛人(如上述的Mathias Mann)，但Ruedi Aebersold无疑至少是领域内公认的前几位的世界级牛人。另外，顺便说一下德国马普所的Mathias Mann(其在丹麦首都也有实验室)，Mann和Aebersold可谓是蛋白质组学领域的双子星座，都是该领域的顶级牛人，Mann发表的论文有多篇都在蛋白质组学领域被引用次数前10位，不少被引用次数都上千次。上述的Mann和Aebersold两人能在Nature发表综述论文也说明了他们的江湖地位。Aebersold和Mann所发表的论文总被引次数分别超过了5万和3万次，这个数字在世界所有领域都是惊人的。另外，Mathias Mann在蛋白质组学最大的贡献可以说是发明了蛋白质组体内标记技术SILAC3,这种技术与Ruedi Aebersold发明的ICAT已及另外一种标记iTRAQ是公认的应用最为广泛的蛋白质组学定量标记技术。　　今年年近花甲的Ruedi Aebersold是世界蛋白质组学的开拓者之一，现在在上述的ETH的工作，和最早提出蛋白质组学Peter James在同一个大学。作为土生土长的瑞士人，Ruedi Aebersold是在2004年底、2005年初才开始在ETH全职工作的，可谓是瑞士的大海龟。Ruedi Aebersold此前在西雅图的ISB和华盛顿大学工作，作为ISB的元老和共同创办人，Ruedi Aebersold现在还是ISB的兼职教授，发表论文时也还署ISB地址。Mann和Aebersold都是欧洲人，现在又都致力于将蛋白质质谱与蛋白质组学应用到临床，尽管蛋白质组学已有十多年发展历史，现在最大的一个瓶颈可以说在基本无法应用到临床，现有的技术，对于临床应用而言，时间和经济成本都太高(无法高通量、检测成本太贵)。这一块硬骨头显然不是一般人能够啃得动的，需要从临床样品制备、质谱技术到数据分析都要有突破甚至革命性的创新，我很期待，也相信Mann和Aebersold有能力最终使蛋白质组学(尤其是基于此的生物标志物鉴定技术)应用到临床。　　我国在蛋白质质谱与蛋白质组学领域在世界上最出名的无疑非贺福初莫属，贺福初的名字在国内搞蛋白质组学应该都知道他的名字，他的头衔很多(如将军、院士)，我就不一一列举了，新年伊始他又多了一个牛头衔：万人计划中的科技领军人才。贺的工作和学术水平，我不熟悉，不敢评头论足。他的文章被引用次数最高的是发表在Cancer Research一篇论文，迄今已有126次，但并非是蛋白质组学领域。在蛋白质组学领域，他的被引次数(含自引)最高的论文是2007年发表在蛋白质组学顶级期刊MCP的文章4，迄今已有105次引用。蛋白质质谱领域，我国在世界上最出名的学者估计要数复旦大学的杨芃原了，他的被引用次数最高的一篇论文，是2005年发表在化学顶级期刊德国应用化学的文章5，迄今已被引用70次，杨芃原为该论文的共同通讯作者。我国在蛋白质组学目前被引用次数最高的是南开大学王磊(澳大利亚海归、长江学者)2007年发表在美国科学院院刊(PNAS)的论文6，迄今被引次数已经超过500次。　　蛋白质质谱仪主要生产商Thermo Fisher(即原来的Finnegan), 最近新出了本挂历，这本特别的挂历上列了13位在蛋白质质谱与蛋白质组学领域的牛人，上述的Ruedi Aebersold和Mathias Mann都在之列，其余11位简单介绍、列表如下。姓 名工作单位主要贡献Richard D. Smith美国太平洋西北国家实验室1990年首次用三重四级杆质谱Top-down（自上而下）分析完整蛋白John Yates III美国Scripps研究所SEQUEST MS/MS数据库搜索程序Joshua Coon美国威斯康星大学麦迪逊分校发明了电子转移解离技术(ETD)Neil Kelleher美国西北大学Top-down蛋白质组学Kathryn Lilley英国剑桥大学蛋白质组学定量技术Pierre Thibault加拿大蒙特利尔大学应用生物质谱和蛋白质组学到细胞生物学Michael MacCoss美国华盛顿大学（西雅图）稳定同位素标记技术Albert Heck荷兰Utrecht大学基于质谱的结构生物学Catherine Costello美国波士顿大学HUPO前任主席，质谱技术发展及应用Alexander Makarov德国Thermo Fisher Scientific 生物质谱全球研发总监领导研发Orbitrap质谱仪Donald Hunt美国弗吉尼亚大学FT-MS and ETD　　简单的说，上述13位世界级牛人都来自欧美，没有一位来自亚洲，也没有一位华人。我不知道以Ruedi Aebersold代表的上述牛人是如何炼成的，但可以肯定的是：他们不是欧美版的“百人”计划，也不是“千人”计划，更不是“万人”计划而“计划”出来的。网上的公开信息表明：Ruedi Aebersold除了在国际专业协会和期刊有学术兼职外，没有任何行政职务，就是一普通教授，但是这不妨碍他成为蛋白质质谱与蛋白质组学领域世界第一牛人。

吉大&bull 小天鹅&ldquo 蛋白质快速检测仪&rdquo 产品入围国家质检总局专用仪器设备采购项目 2010年6月1日， 中机国际招标公司发布公告，我公司&ldquo GDYN-200S 蛋白质快速检测仪产品&rdquo 成功入围 &ldquo 国家质 检总局2010年专用仪器设备采购项目&rdquo 进入终评。该仪器适于牛奶（包括纯奶、核桃、燕麦、 红枣牛奶、牛初乳等）、奶粉、豆浆粉和鸡蛋等样品中蛋白质的快速定量测定。公司以&ldquo 速测 万物利害 志保天人安康&rdquo 为企业使命，根据国家标准及市场需求，以吉林大学为技术依托， 自主创新了系列现场专用仪器和快速检测方法，为食品安全监管、卫生疾控检验、水质现场 分析、室内空气测定等部门和领域提供了有效的技术装备，为保障我国食品安全、水资源保 护以及室内空气治理等作出了积极贡献。 吉大· 小天鹅入围产品 包号 包号/品目 币种 投标名称 投标价格 （元） 第8包-C： 快速真蛋白质分析仪 长春吉大&bull 小天鹅仪器有限公司 人民币 GDYN-200S 168，000．00

大家好，本周为大家分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章，PACTS-Assisted Thermal Proteome Profiling for Use in Identifying Peptide-Interacting Proteins。该文章的通讯作者是来自北京蛋白质组学研究中心的贾辰熙和Chen Yali研究员。生物活性肽是一类重要的生物分子，通过与蛋白受体相互作用，参与调控多种生物学进程。研究肽-蛋白相互作用对于理解这些功能分子的调节机制至关重要。目前已开发多种方法用于表征肽-蛋白的相互作用，例如通过引入荧光探针在多肽上来监测蛋白-多肽的相互作用，或者将多肽固定在磁珠或其他载体材料上进行进一步的亲和沉淀。然而以上方法都需要对多肽进行修饰，导致多肽的结构发生改变，进一步影响多肽-蛋白相互作用，产生假阳性结果。细胞热转移变分析（CETSA）和热蛋白质组分析（TPP）作为一种无修饰/无标签技术已被广泛用蛋白-配体相互作用研究。当配体与蛋白结合后，蛋白的热稳定性发生了改变，导致熔解曲线(Melting cure)发生位移。通过监测熔解温度的变化(∆Tm)，实现对蛋白-配体相互作用的检测。CETSA以及TPP允许在天然环境下研究分子互作，从而保留了内源性蛋白表达水平、翻译后修饰、局部微环境等生物物理特性。除了改变蛋白质的热稳定性，肽配体与蛋白质受体相互作用还会导致蛋白构象、疏水性和溶剂可及性的改变，一些配体甚至起到生物助溶的作用。所有这些特性的改变会导致研究体系中靶蛋白丰度的变化。这种由肽段配体结合诱导蛋白的丰度改变现象称之为PACTS。而PACTS也可以被合理的利用用于识别与肽段配体结合的靶蛋白。基于此，本文将PACTS与TPP技术相结合用于肽-蛋白质相互作用研究，PACTS可以辅助TPP分析，特别是在TPP分析过程中，由于配体-靶蛋白结合导致靶蛋白丰度降低至质谱检测限以下，无法绘制熔解曲线的情况下，PACTS可以作为另一个重要的监测手段。如图1所示，PACTS辅助TPP分析的实验流程大致如下：将蛋白提取液分成2份，分别与缓冲液（对照组）、肽配体（实验组）孵育，再将孵育后的每组样本等分成10份，在10个不同的温度下加热3 min。加热完成后，离心，收集上清液。利用SDS-PAGE将肽段与蛋白分离并进行胶内酶切。酶切后的肽段随即用TMT 10-plex标记，最后通过LC-MS/LS进行定量分析。将37 °C下对照组、实验组中同一蛋白的丰度变化作为PACTS的衡量指标（蓝框）。将在不同温度下蛋白的相对丰度变化转化为熔解曲线（黑框），实验组相较于对照组，同一蛋白熔解曲线的位移（∆Tm）作为TPP的衡量指标。综合两种方法识别出的靶标蛋白，作为最终的筛选结果。图1. PACTS辅助TPP分析的实验流程图作者首先用标准肽段-蛋白互作对验证了PACTS辅助TPP分析的可行性。如图2所示，右侧为对照组/实验组中靶蛋白在不同温度下丰度变化（Western blot），中间及左侧则是基于Western blot数据生成PACTs以及熔解曲线。对于JIP1-JNK1互作对，PACTS显示没有明显的丰度变化，而熔解曲线则显示发生了位移（图2A）。与之相反的，对于HOXB-AS3-hnRNP A1互作对，PACTS显示出明显的丰度变化，而熔解曲线则由于靶蛋白丰度降至检测限以下而无法绘制（图2B）。以上两个例子都说很好地说明，PACTS和TPP是两种互补的检测手段，使用两种方法同时检测有利用提高结果的准确性。作者还考察了不同细胞环境对蛋白-配体互作的影响（图CD及图EF）。来源于293T细胞的OPRN1与Enkephalin配体互作产生的熔解温度变化为∆Tm= 0.5 °C（图E），而来源于Hippocampus的OPRN1与Enkephalin配体互作产生的熔解温度变化为∆Tm= -14.4 °C（图F）。这个差异可能是由于孵育时不同的微环境造成的。图2. PACTS辅助TPP分析标准肽段-蛋白互作对。随后，作者将PACTS辅助TPP分析应用到组学层面。Aβ肽是淀粉样斑的主要成分，而淀粉样斑块主要存在于阿尔茨海默症（AD）患者的大脑中。在Aβ肽中，Aβ1-42在介导神经毒性和氧化应激中起关键作用。THP-1细胞类似于小胶质细胞，小胶质细胞功能障碍加速了与年龄相关的神经退行性疾病的进展，如AD。作者利用了PACTS辅助TPP分析研究了THP-1细胞中与Aβ1-42肽段相互作用的蛋白。如图3所示，图3A为PACTS结果，共发现37个蛋白在37 °C下有丰度变化。而TPP结果（图3B）则显示66个蛋白熔解曲线发生了位移。PACTS与TPP的结果具有较小的重合，说明两种方法具有互补性。GO分析表明（图3C），大多数与Aβ1-42相互作用的蛋白存在于细胞外泌体、胞质溶胶和细胞膜中。外泌体在AD中充当双刃剑，一方面，外泌体传播有毒的Aβ肽和过度磷酸化的tau遍及整个大脑，并诱导神经元凋亡。另一方面，它们消除大脑中的Aβ肽并促进其降解。了解Aβ肽与外泌体蛋白之间的相互作用有利于更好的开发AD治疗治疗药物。此外，作者用Western blot的方法进一步确认识别出的靶标蛋白（图D-E）。最后，作者用免疫共沉淀的方法进一步证明靶蛋白与Aβ1-42存在相互作用。图3. PACTS辅助TPP分析与Aβ1-42相互作用的蛋白总之，本文开发一种PACTS辅助TPP的分析方法，可用于大规模组学层面肽段-蛋白质相互作用研究。该方法具有无标记、无修饰的优势，无需额外实验，即可在TPP分析的同时获得PACTS信息。该方法也有助于理解多肽-蛋白质复合物相关的分子调控机制，进一步开发新型治疗药物。撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳原文：PACTS-Assisted Thermal Proteome Profiling for Use in Identifying Peptide-Interacting Proteins 参考文献1.Zhao T, Tian J, Wang X, et al. PACTS-Assisted Thermal Proteome Profiling for Use in Identifying Peptide-Interacting Proteins. Anal Chem. 2022 94(18): 6809-6818. doi:10.1021/acs.analchem.2c00581

2017年5月23日，全球生物技术领先企业珀金埃尔默（PerkinElmer,Inc.）公司与国家蛋白质科学中心 北京（凤凰中心）共同举办了“蛋白质功能技术研讨会”，凤凰中心坐落于中关村生命科学园内，配备了国际顶尖的硬件设备和软件工具，包括来自珀金埃尔默的多模式检测、高内涵细胞成像分析系统、小动物活体成像系统，同时也为园区内其他企业提供了开放性的专业研究平台。此次研讨会旨在服务现有客户，辐射园区客户，拓展应用范围、推动新技术交流。 技术研讨会主要以从元素、分子、细胞到动物的蛋白质研究整体解决方案为主线，由珀金埃尔默应用技术专家姚继军博士、刘治东分别对细胞中的金属元素检测新技术以及分子与蛋白相互作用的应用解决方案进行了介绍。应用技术专家王瑜与石晓月针对高内涵和小动物活体成像中的肿瘤、肝病、传染性疾病等方向做了应用案例分享。 整个研讨会互动热烈，参会的听众对新技术及新应用很感兴趣，既提出了不少实验中遇到的具体的问题，也讨论了进一步实验设计的前瞻性问题。 通过此次技术研讨会，加强了珀金埃尔默公司与广大用户的沟通与交流，现有用户对于珀金埃尔默公司的整体解决方案有了更加深刻和系统的了解。

几种不同折叠模式的蛋白质模型(图片来源Protein Data Bank Japan )　　上个世纪初，科学家们认为蛋白质是生命体的遗传物质，而具有独特的作用。随着这个理论被证伪，真正的遗传物质DNA的结构被给予了很大关注。然而，蛋白质作为生命体的重要大分子，其重要性也从未被忽视，而且在1950年代开始，科学家一直在探寻DNA序列和蛋白质序列的相关性。与此同时，蛋白质测序和结构解析蛋白质结构的努力开始慢慢获得回报。更多的生化研究揭示了蛋白质的功能重要性，因此蛋白质的三维结构的解析对于深入理解蛋白质功能和生理现象起着决定性作用。　　本文简要回顾了蛋白质结构解析的重大历史事件，并总结了蛋白质结构解析的常用方法和结构分析方向。通过了解蛋白质结构，能够让我们更好地理解生物体的蛋白的理化特性，以及其相关联的化学反应途径及其机制，对于我们认识生物世界和研发治疗方法和药物都起着关键作用。在即将召开的2015高分辨率成像与生物医学应用研讨会上，各位专家学者将会进一步讨论相关议题。　　蛋白质结构解析六十年来大事件　　在1958年，英国科学家John Kendrew和Max Perutz首先发表了用X射线衍射得到的高分辨率的肌红蛋白Myoglobin的三维结构，然后是更加复杂的血红蛋白Hemoglobin。因此，这两个科学家分享了1962年的诺贝尔化学奖。事实上，这项工作在早在1937年就开始了。　　然后在1960年代，蛋白质结构解析方法不断进步，获得了更高的解析精度。这个时期，蛋白质序列和DNA序列间关系也被发现，中心法则被Francis Crick提出，然后科学界见证了分子生物学的崛起。分子生物学(Molecular Biology)的名称在1962年开始被广泛接受和使用，并逐渐演变出一些支派，如结构生物学。然后在1964年，Aaron Klug提出了一种基于X射线衍射原理发展而来的全新的方法电子晶体学显微镜(crystallographic electron microscopy )，可以解析更大蛋白质或者蛋白质核酸复合体结构。因为这项研究，他获得了1982诺贝尔化学奖。1969年，Benno P. Schoenborn 提出可以用中子散射和原子核散射来确定大分子中固定位置的氢原子坐标。　　进入1970年代，很多新的方法开始发展。存储蛋白质三维结构的Protein Data Bank(1971年) 开始出现，这对于规范化和积累蛋白质数据有着重要意义。1975年新的一种仪器叫做多丝区域检测器，让X-ray的检测和数据收集更加快速高效。次年，Robert Langride将X-ray衍射数据可视化，并在加州大学圣地亚哥分校成立了一个计算机图形实验室。同年，KeithHodgson和同事首次证明了可以使用同步加速器获得的X射线并对单个晶体进行照射，并取得了很好的实验效果。然后在1978年，核磁共振NMR首次被用于蛋白质结构的解析 同年首个高精度病毒(西红柿丛矮病毒)衣壳蛋白结构被解析。　　在1980年代，更多蛋白质结构被解析，蛋白质三维结构的描述越来越成熟，而且蛋白质结构解析也被公认成为药物研发的关键步骤。在1983年，冷冻蚀刻的烟草花叶病毒结构在电子显微镜结构下得到描述。两年后德国科学家John Deisenhofer等解析出了细菌光合反应中心，因此他们共享了1988年的诺贝尔化学奖。次年，两个课题组解析了HIV与复制相关的蛋白酶结构，对针对HIV的药物研发提供了理论基础。　　下一个十年，因为大量同步加速器辅助的X射线衍射的使用，数千个蛋白质结构得到解析，迎来了蛋白质结构组的曙光。1990年多波长反常散射方法(MAD)方法用于X射线衍射晶体成像，与同步辐射加速器一起，成为了近二十多年来的最常用的的方法。Rod MacKinnon在199年发表了第一个高精度的钾离子通道蛋白结构，对加深神经科学的理解起了重要作用，因此他分享了2003年的诺贝尔化学奖。Ada Yonath等领导的课题组在1999年首次解析了核糖体结构(一种巨大的RNA蛋白质复合体)。　　进入新千年，更多的技术细节被加入到蛋白质解析研究领域。2001年，Roger Kornberg和同事们描述了第一个高精度的RNA聚合酶三维结构，正因此五年后他们共享了诺贝尔化学奖。2007年，首个G蛋白偶联受体结构的解析更是对药物研究带了新的希望。近些年来，越来越多的大的蛋白质结构得到解析。Cryo-EM超低温电子显微镜成像用于超大蛋白质结构成像的研究日益成熟，并开始广泛用于蛋白质结构的解析。　　蛋白质结构解析的常用实验方法　　1.X-ray衍射晶体学成像　　X射线衍射晶体学是最早用于结构解析的实验方法之一。X射线是一种高能短波长的电磁波(本质上属于光子束)，被德国科学家伦琴发现，故又被称为伦琴射线。理论和实验都证明了，当X射线打击在分子晶体颗粒上的时候，X射线会发生衍射效应，通过探测器收集这些衍射信号，可以了解晶体中电子密度的分布，再据此析获得粒子的位置信息。利用这种特点，布拉格父子研制出了X射线分光计并测定了一些盐晶体的结构和金刚石结构。首个DNA结构的解析便是利用X射线衍射晶体学获得的。　　后来，获得X射线来源的技术得到了改进，如今更多地使用同步辐射的X射线源。来自同步辐射的X射线源可以调节射线的波长和很高的亮度，结合多波长反常散射技术，可以获得更高精度的晶体结构数据，也成为了当今主流的X射线晶体成像学方法。由X射线衍射晶体学解析的结构在RCSB Protein Data Bank中占到了88%。　　X射线衍射成像虽然得到了长足的发展，仍然有着一定的缺点。X射线对晶体样本有着很大的损伤，因此常用低温液氮环境来保护生物大分子晶体，但是这种情况下的晶体周围环境非常恶劣，可能会对晶体产生不良影响。而且，X射线衍射方法不能用来解析较大的蛋白质。　　上海同步辐射加速器外景(图片来源 上海同步辐射光源网站)　　2.NMR核磁共振成像　　核磁共振成像NMR全称Nuclear magnetic resonance，最早在1938被Isidor Rabi (1946年诺贝尔奖)描述，在上世纪的后半叶得到了长足发展。其基本理论是，带有孤对电子的原子核(自选量子数为1)在外界磁场影响下，会导致原子核的能级发生塞曼分裂，吸收并释放电磁辐射，即产生共振频谱。这种共振电磁辐射的频率与所处磁场强度成一定比例。利用这种特性，通过分析特定原子释放的电磁辐射结合外加磁场分别，可以用于生物大分子的成像或者其他领域的成像。有些时候，NMR也可以结合其他的实验方法，比如液相色谱或者质谱等。　　RCSB Protein Data Bank数据库中存在大约11000个用NMR解析的生物大分子结构，占到总数大约10%的结构。NMR结构解析多是在溶液状态下的蛋白质结构，一般认为比起晶体结构能够描述生物大分子在细胞内真实结构。而且，NMR结构解析能够获得氢原子的结构位置。然而，NMR也并非万能，有时候也会因为蛋白质在溶液中结构不稳定能难得获取稳定的信号，因此，往往借助计算机建模或者其他方法完善结构解析流程。　　使用NMR解析的血红蛋白结构建模(图片来源RCSB PDB)　　3.Cryo-EM超低温电子显微镜成像　　电子显微镜最早出现在1931年，从设计之初就是为了试图获得高分辨率的病毒图像。通过电子束打击样本获得电子的反射而获取样本的图像。而图像的分辨率与电子束的速度和入射角度相关。通过加速的电子束照射特殊处理过的样品表明，电子束反射，并被探测器接收，并成像从而获得图像信息。具体做法是，将样品迅速至于超低温(液氮环境)下并固定在很薄的乙烷(或者水中)，并置于样品池，在电子显微镜下成像。图像获得后，通过分析图像中数量众多的同一种蛋白质在不同角度的形状，进行多次的计算机建模从而可以获得近原子级别的精度(最低可以到2.0埃)。　　Cyro-EM解析TRPV1离子通道蛋白(图片来源Structure of the TRPV1 ion channel )　　将电子显微镜和计算机建模成像结合在一起的大量实践还是在新世纪之后开始流行的。随着捕捉电子的探测器技术(CCD技术，以及后来的高精度电子捕捉、电子计数electron counting设备)的提升，更多的信息和更低的噪音保证了高分辨率的图像。　　近些年来，Cryo-EM被用来解析很多结构非常大(无法用X-ray解析)的蛋白质(或者蛋白质复合体)，取得了非常好的结果。同时，单电子捕捉技术取代之前的光电转换成像的CCD摄像设备，减少了图像中的噪音和信号衰减，同时并增强了信号。计算机成像技术的成熟和进步，也赋予了Cryo-EM更多的进步空间。然而，Cyro-EM与X-ray不同，该方法不需要蛋白质成为晶体，相同的是都需要低温环境来减少粒子束对样品的损害。　　除去介绍的这三种方法以外，计算机建模技术也越来越多地被用在了蛋白质结构解析中。而且新解析的结构也会提高计算机建模的精确度。未来，我们或许能够用计算机构建原子级别的细胞模型，构建在芯片上的细胞。　　蛋白质结构对了解生命体的生化反应、有针对性的药物研发有着重要意义。从1958到如今已经接近60年，蛋白质结构解析得到了较快的发展。然而，在如今DNA测序如此高效廉价的时代，蛋白质和DNA结构解析并没有进入真正高速发展阶段，这也导致了在如此多的DNA序列数据非常的今天，结构数据却相对少的可怜。大数据时代的基因组、蛋白质组、代谢组、脂类组等飞速发展的时候，蛋白质结构组也得到了更加广泛的重视。发展高精度、高效的结构解析技术也一直都有着重要意义。未来，蛋白质结构解析，对针对蛋白质的药物筛选，和计算机辅助的药物研究研究不应被低估。未来说不定在蛋白质结构领域有着更多惊喜，让我们拭目以待。 第一届电镜网络会议部分视频回放