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在蓖麻毒素的法证蛋白组学检测中取得一连串的第一

作为她的第一份出版物的第一作者,伊莎贝尔·奥布里翁开发了第一个法医蛋白质组学方法来更快地检测蓖麻毒素,一种通常在家庭实验室中粗制化的致命毒素。使用这种方法,法医科学家可以检测出蓖麻毒素,更好地解释潜在恐怖分子浓缩毒素的笨拙方法。

这种方法不仅使检测致命的蓖麻毒素变得更容易、更快,而且它也是国际上为蛋白质组学法研究奠定法律基础的努力的基石。法医蛋白质组学收集未知样本中所有蛋白质的信息,以便从广泛的可能选项中快速识别一种物质,同时也收集数据用于进一步分析。

蓖麻毒素检测对法医蛋白质组学的贡献

O'Bryon是PNNL团队的一员,该团队致力于在法庭上建立法医蛋白质组学作为可靠证据。像O'Bryon这样的同行评议刊物为蛋白质检测能够提供足够的证据以满足法律取证标准奠定了基础。

“Isabelle给我们留下了深刻的印象,”PNNL的化学和生物特征小组组长Kristin Omberg说。“她在基因组学方面有着出色的背景,她对自己已经知道的东西的新应用充满好奇、灵活和热情。”

O'Bryon随口断言“数据就是数据”,但是从基因组学信息到蛋白质组学信息的转变并不像看起来那样自然。DNA有四个化学碱基,所以只有四个变量组成了单个基因组的部分。

相比之下,20个氨基酸结合在一起就能产生数百万种蛋白质,这意味着还有数千种可能的组合。要弄清楚单个氨基酸如何结合在一起形成蛋白质是很复杂的,就像在所有这些信息中确定哪一种组合能最好地识别未知的蛋白质样本一样。

更快,更高效的蓖麻毒素检测

为了解开这些复杂的组合,O'Bryon使用了一种数据分析技术,称为光谱库。该图书馆保存了纯蛋白质样本中观察到的分子的基本信息,并允许分析人员快速地将未知的样本与经过验证的标准进行比较,而不是充满计算机生成信息的数据库。

光谱库没有广泛用于识别蛋白质的一个原因是对误报的担忧。而且使用纯的致命蓖麻毒素样本也有很多障碍。由于蓖麻毒素毒性足够大,吸入微量可致人死亡,因此这种物质受到严格管制,必须小心处理。

生物医学科学家阿比盖尔·塔克(Abigail Tucker)和布鲁克·凯泽(Brooke Kaiser)对蓖麻毒素蛋白进行变性处理,然后将它们分解成称为肽的更小的构建块,然后用质谱仪测量肽。在这些强大的仪器测量了所有的肽和它们的修改后,O'Bryon介入使数据有意义。

真实样本的数据比计算机生成的要混乱得多,所以O'Bryon不得不通过嘈杂的数据来确定哪些光谱或分子信息与鉴定有关,并组织高质量的光谱以防止误报。

为了测试该文库的法医准确性,研究小组随后比较了几十个未经加工的蓖麻毒素样本的光谱。在每一种情况下,该库都能够正确识别蓖麻毒素和数据库搜索,但速度快得多。

法医蛋白质组学和国家安全任务

虽然蓖麻毒素的特征构成了第一个毒素光谱库,但研究小组记录了这个过程,使其可重复使用,以便可以应用于其他生物威胁材料,包括abrin和肉毒杆菌神经毒素。

使用光谱库和其他法医蛋白质组技术的高效、全面的测试方法意味着样品中的其他线索(如制备方法)在鉴定过程中不一定会被破坏。这就是为什么法医光谱库不仅是追踪危险毒素产生方式的关键一步,也是PNNL推进法医蛋白质组学研究的重要组成部分。

创建光谱库的工作得到了国土安全部科学技术理事会的资助,罗伯特-科赫研究所提供了一种纯化的蓖麻毒素样本标准。全文发表在《蛋白质组研究杂志》上。

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