[发明专利]一种高通量蛋白质样品预处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高通量蛋白质样品预处理装置，是一种集蛋白质变性和还原、除盐以及蛋白质酶解的样品预处理系统。

背景技术

随着人类基因组全序列测定的完成，人类基因的注释与功能确认已成为生命科学面临的最重要任务之一。生命活动的功能执行体是蛋白质。对蛋白质进行深入系统的研究不仅可以全景式地揭示生命活动的本质，而且有些关键蛋白质也是研究疾病机理和预防诊治药物等的直接靶体库。因此，蛋白质研究已成为新世纪最大的战略资源之一，是国际生物科技的战略制高点和竞争焦点。

凝胶电泳由于具有极高的分辨率和灵敏度，是目前最受生物学家关注的规模化蛋白质组分析方法。但是，该技术对于强酸性或强碱性蛋白质、分子量极大或极小的蛋白质、膜蛋白等都无法进行有效分析。基于多维液相色谱-质谱（“鸟枪法”）的蛋白质分析方法具有较好的重现性，已经成为目前常用的蛋白质组学分析技术。然而，无论是进行蛋白质的定性还是进行定量分析、或者是翻译后修饰分析，都需要对蛋白质进行离线变性、还原、烷基化、除盐以及酶解，另外蛋白质定量还需要进行离线的同位素标记。这些步骤都采用离线处理的方法，不仅花费时间长，而且存在着样品污染、丢失的可能性，严重影响了规模化蛋白质分析的结果。因此发展在线的样品预处理方法和装置具有非常重要的意义。

针对传统样品预处理方法存在的问题，我们发展了一种集蛋白变性、还原、除盐以及在线酶解的样品预处理系统。该系统可以实现高通量、低损失的蛋白质样品预处理，在蛋白质组学研究中具有很好的应用前景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种集蛋白质变性、还原、除盐以及在线酶解于一体的样品预处理系统。该系统可以直接处理细胞、组织提取蛋白和分泌蛋白，不需要复杂和繁琐的手工操作，同时整个处理过程保持高度的连续性和高通量性。

为了实现该目的，本发明的技术方案是：

1、采用高温变性和还原器对蛋白质样品进行在线、不可逆以及快速的变性，变性剂可采用高浓度的盐酸胍和尿素。

2、采用溶剂置换器去除变性后蛋白质溶液中残存的高浓度变性剂和还原剂，以确保后续高效的酶解反应，采用的交换液为低浓度弱碱性缓冲溶液。

3、酶反应器采用柱形式的酶反应器，酶活高，同时耐压性好，采用的固载材料为有机基质的整体材料、有机-无机的整体材料、有机基质的颗粒材料。固载的酶为胰蛋白酶。

4、酶解产生的多肽可以通过质谱直接检测或通过液质联用系统进行分析。

一种高通量蛋白质样品预处理装置，包括：依次串连的高温变性和还原器，溶剂置换器以及酶反应器；

所述高温变性和还原器包括管状中空纤维膜、变性和还原反应腔体；以中空纤维膜为蛋白质传输载体，中空纤维膜固定于变性和还原反应腔体中，中空纤维膜两端穿过变性和还原反应腔体侧壁面伸出腔体外，于变性和还原反应腔体上设有物料进口和出口；

所述溶剂置换器包括管状中空纤维膜、缓冲液置换腔体；以中空纤维膜为蛋白质传输载体，中空纤维膜固定于缓冲液置换腔体中，中空纤维膜两端穿过缓冲液置换腔体侧壁面伸出腔体外，于缓冲液置换腔体上设有物料进口和出口；

高温变性和还原器上的中空纤维膜的物料流出端与溶剂置换器上的中空纤维膜的物料流入端相连通；

所述酶反应器由柱温箱和酶柱组成，酶柱被放置于柱温箱中，溶剂置换器上的中空纤维膜的物料流出端与酶柱的物料入口相连，产物由酶柱的物料出口流出，蛋白质通过酶柱被迅速切割成多肽，实现蛋白质到多肽的快速转化。

所述高温变性和还原器由中空纤维膜，变性和还原反应腔体，温控系统以及溶剂输送系统组成，以中空纤维膜为蛋白质传输载体，并固定于变性和还原反应腔体中，通过溶剂输送系统将高浓度变性剂和还原剂输送至变性和还原反应腔体，并与蛋白质充分混合，在温控系统作用下加热并完成变性还原反应；

所述温控系统由数显控温器，保温石英棉、加热套以及内衬加热管组成，其中内衬加热管被置于加热套内，加热套被保温石英棉包裹，以防止热量扩散，加热温度通过热电偶传输至数显控温器，并实时控制。

所述溶剂输送系统溶剂输送系统为液相色谱泵或蠕动泵，

其物料入口与溶剂储存罐相连，其物料出口与变性和还原反应腔体上设有物料进口相连；变性和还原反应腔体上设有物料出口与溶剂收集容器相连。

液相色谱泵或蠕动泵的流量范围0.1mL/min-5mL/min，温控装置的加热温度范围25-100℃；

变性和还原反应腔体的制作材料可以为石英管或耐高温的玻璃管，内径尺寸为5-15mm；