发现实验:病毒和重组蛋白的蛋白质组分析
识别SARS-CoV-2病毒中可检测的蛋白质和肽段,选择最佳靶抗原。
对γ辐照灭活的SARS-CoV-2病毒(USA-WA1/2020)和重组核衣壳蛋白进行胰蛋白酶消化和LC-MS/MS分析,鉴定到核衣壳蛋白等病毒蛋白。
A mass spectrometry-based targeted assay for detection of SARS-CoV-2 antigen from clinical specimens.
研究包含多层级实验:从纯化病毒和重组蛋白的发现实验,到抗体富集优化、靶向PRM方法开发、机器学习和独立样本验证,涉及体外和临床样本,功能验证明确。
SARS-CoV-2病毒(USA-WA1/2020分离株) Vero E6细胞 重组核衣壳蛋白 鼻咽拭子样本
SARS-CoV-2阳性样本的RT-PCR Ct值分布与大规模人群一致性 训练集和验证集的样本量分别为187和176 靶向肽段(AYNVTQAFGR和QQTVTLLPAADLDDFSK)及对应的重标内标 FAIMS补偿电压(-40V和-30V) PRM参数(分辨率60000,AGC 5e4,隔离窗口m/z 1)
提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
识别SARS-CoV-2病毒中可检测的蛋白质和肽段,选择最佳靶抗原。
对γ辐照灭活的SARS-CoV-2病毒(USA-WA1/2020)和重组核衣壳蛋白进行胰蛋白酶消化和LC-MS/MS分析,鉴定到核衣壳蛋白等病毒蛋白。
筛选出最优的SARS-CoV-2特征肽段用于靶向检测。
从发现实验中鉴定的42个核衣壳蛋白肽段中,基于电离效率、漏切位点、检出限和残留,最终选择AYNVTQAFGR和QQTVTLLPAADLDDFSK两个肽段。
确定从鼻咽拭子样本中提取病毒蛋白的最佳方法。
比较了甲醇沉淀、2% SDS、0.002% Z3-16等不同提取方法,通过靶向LC-MS/MS比较肽段信号强度。
提高核衣壳蛋白的捕获效率,评估是否优于直接消化。
评估了17种抗核衣壳抗体,选择性能最佳的抗体进行生物素化并固定在链霉亲和素MSIA吸头,用于免疫亲和富集。
开发快速、灵敏的靶向质谱检测方法,用于定性检测SARS-CoV-2。
利用自动化抗体捕获、EvoSep快速色谱和FAIMS-PRM在Orbitrap Exploris 480上建立检测流程,并优化FAIMS补偿电压。
利用碎片离子强度构建分类模型,实现准确判定阳性样本。
使用Super Learner集成机器学习方法(glmNET、GLM、随机森林)在187个训练样本上训练模型,并在独立验证集(176个样本)上评估性能。
按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 病毒样本 | SARS相关冠状病毒2,分离株USA-WA1/2020,γ辐照 | BEI Resources | NR-52287 |
| 蛋白消化 | 三(2-羧乙基)膦盐酸盐 | Sigma | C4706 |
| 缓冲液 | 磷酸盐缓冲液 | Bio-Rad | 1610780 |
| 蛋白提取 | 两性离子去污剂Z3-16 | CalBiochem | 2281-11-0 |
| 免疫富集 | Dynabeads M-280 链霉亲和素 | Invitrogen | 11205D |
| 蛋白消化 | 胰蛋白酶/Lys-C混合物 | Promega | V5071 |
| 快速消化试剂盒 | Promega | VA1060 | |
| 标准品 | 重组SARS-CoV-2核衣壳蛋白 | ProSci | 97-077 |
| 质谱 | 甲酸 | Thermo Scientific | TS-28905 |
| 肽段合成 | Liberty Blue肽合成仪 | CEM Corp. | -- |
| CEM Razor裂解模块 | CEM Corp. | -- | |
| 肽段纯化 | Phenomenex Jupiter C18色谱柱 | Phenomenex | 00G-4057-P0 |
| 肽段分析 | Agilent InfinityLab II液相色谱-质谱检测器 | Agilent Technologies | -- |
| 样本消化 | 热混合器 | Thermo Scientific | -- |
| 样本脱盐 | C18固相萃取离心柱 | Glygen | TT2C18 |
| 蛋白定量 | BCA蛋白定量试剂盒 | Thermo Scientific | -- |
| 发现质谱 | Orbitrap Eclipse质谱仪 | Thermo Scientific | -- |
| Ultimate 3000 RSLCnano系统 | Thermo Scientific | -- | |
| 抗体富集 | 链霉亲和素MSIA吸头 | ThermoFisher Scientific | 991STR11 |
| 自动化液体处理 | Versette自动化液体处理系统 | ThermoFisher Scientific | -- |
| 靶向质谱 | Exploris 480质谱仪 | Thermo Scientific | -- |
| EvoSep One液相色谱系统 | EvoSep Inc. | -- | |
| FAIMS Pro离子源 | Thermo Scientific | -- | |
| Dr. Maisch C18AQ分析柱 | Dr. Maisch | EV1107 | |
| 内标 | 重标肽标准品 | Cambridge Isotope Laboratories | -- |
| 抗体验证 | 抗核衣壳蛋白单克隆抗体 | Sino Biological | 40143-R001 |
| 蛋白消化 | Gold胰蛋白酶 | Promega | -- |
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 样本采集 | 样本类型(鼻咽拭子)和保存液(PBS),样本量 阅读提示:Methods 2.1 COVID-19 specimen collection |
| 蛋白提取 | 蛋白提取方法(0.002% Z3-16),样本量 阅读提示:Methods 2.4 Processing of nasopharyngeal swab samples |
| 抗体富集 | 抗体种类(单克隆抗核衣壳蛋白),抗体用量(1 µg),富集体积(750 µl) 阅读提示:Methods 2.7 Anti-nucleocapsid antibody-based enrichment |
| 靶向质谱 | 目标肽段(AYNVTQAFGR和QQTVTLLPAADLDDFSK),FAIMS补偿电压(-40V和-30V),PRM参数(分辨率60000,AGC 5e4,隔离窗口1 m/z) 阅读提示:Methods 2.8 Targeted PRM analysis and Table 1 |
| 数据分析 | 机器学习模型(Super Learner),训练集样本量(187),验证集样本量(176),概率阈值(0.6) 阅读提示:Methods 2.9 Data analysis of targeted PRM data |