人类细胞首个“蛋白质变体图谱”即将诞生？密西根州立大学科研新突破！

 密西根州立大学（MSU）自然科学学院化学系副教授孙良亮获得美国国家卫生研究院（NIH）提供的一项“最大化研究者研究奖”（MIRA），用以资助其开创性的“自上而下”式蛋白质组学研究。

该研究奖项的资助期为五年，总额高达220万美元。这项资助将用于支持一种新型质谱技术，主要应用于研究人类癌细胞和斑马鱼早期胚胎的发育，这些研究对于癌症生物学和发育生物学领域具有重要的应用意义。

在自上而下式蛋白质组学研究中，科研人员将研究完整的蛋白质变体（proteoforms），即由同一基因产生的不同蛋白质分子形式。

我们可以把蛋白质变体理解为一个人穿着不同的服装。虽然本质上是同一个人，但其穿衣风格却会因场合不同而存在明显差异。

同理，尽管蛋白质源自同一基因，但它们具体的变体形式却会显著影响细胞的功能和行为。

如果能精准识别不同的蛋白质形态，科学家们就能更详细地研究每种蛋白质变体在疾病发生和生物体发育过程中的具体作用。

密西根州立大学研究员孙良亮副教授专攻自上而下式蛋白质组学研究，该研究在癌症和发育生物学领域展现出广阔应用前景。摄影：Finn Gomez（密西根州立大学自然科学学院）

“当我们研究生物学时，实际上就是在研究蛋白质。” 孙良亮副教授解释说，“我们希望通过自上而下式蛋白质组研究法，提供一个全面的研究视角，进一步探究生物系统中所有完整的蛋白质变体。”

绘制蛋白质变体图谱

孙教授的MIRA项目旨在填补蛋白质研究领域的“知识鸿沟”，最终绘制出人类细胞首个蛋白质变体图谱。

这一图谱对于其他研究人员具有极高价值，将能推动“人类蛋白质变体项目”的发展。该项目旨在描绘人类所有蛋白质变体图谱，是一项堪比“人类基因组计划”的科学壮举。

该项目将重点研究某一特定的人类癌症细胞系，其所开发的自上而下式技术将广泛应用于其他生物系统的研究。

为了实现这些目标，研究团队将力图提升毛细管电泳-质谱法（CE-MS）这一分析技术的性能。

在应用这项技术的过程中，蛋白质变体分子首先在强电场的作用下，依据分子的大小和电荷差异，通过熔融石英毛细管实现分离。分离步骤完成后，再运用质谱技术对这些分子进行高效且精准的质量、序列和修饰分析。

孙教授在研究中采用了一种独特的化学分析方法，即毛细管电泳-质谱法。摄影：Finn Gomez（密西根州立大学自然科学学院）。

孙教授的MIRA项目还将推动其研究团队探究脊椎动物早期胚胎发育过程中至关重要的蛋白质变体。该团队将使用斑马鱼作为模式生物，因为它的基因与人类相似。

孙教授解释说：“我们将采用这些创新的CE-MS技术，来研究在胚胎生命初期调节其发育的蛋白质变体。”

此外，这项MIRA项目还支持孙教授提升研究相关活动中的多样性和包容性，包括为不同背景的研究生提供多学科培训，以及在全美会议上举办专题研讨会，旨在帮助青年研究人员和女性研究人员获得更多发展机会。

孙教授团队的MIRA项目所支持的综合研究，最终将加深我们对癌症生物学和发育生物学核心问题的理解，并构建起一个以蛋白质变体为核心的宝贵知识体系。

“通过识别蛋白质在细胞中的特定表达形式，我们将开辟一个新的知识领域。”孙教授说道，“这不仅能推动蛋白质功能的研究，也为早期疾病诊断和疗法开发提供重要的基础支持。”