蛋白質組學

在過去的十年中，基于質譜（MS）的蛋白質組學已經成為生物學家的重要工具。質譜儀能夠從復雜的生物樣本中鑒定出數千種蛋白質，這一能力給科學實驗帶來了革命性的變化。然而，為了充分了解蛋白質組在健康和疾病中的功能，我們必須有能力準確定量許多不同類型的生物樣本中的蛋白質。更快和更高分辨率的質譜儀的發明使復雜的蛋白質組動力學定量成為可能。質量更大的穩定性同位素通常用于生成精確和準確的定量蛋白質組學數據。被重穩定同位素標記的肽與“輕”或未標記的肽具有相同的生化特性，只是質量不同。將重肽與輕肽混合后形成的多肽對共洗脫進入質譜儀中，質譜儀可以根據其質量差異輕松區分多肽。當使用重肽作為內標準或對照時，可以實現在不同生物條件或實驗下的蛋白質組之間的定量差異。阿拉丁可以提供多種穩定的同位素試劑，用于標記任何用于定量質譜分析的蛋白質組。通過對疾病動物模型的定量生物標志物分析和定量蛋白質組學分析，這些穩定同位素質譜的分析方法使科學家離治愈人類疾病更近了一步。

代謝標記

一種蛋白質組標記將穩定同位素氨基酸引入細胞生長培養基或嚙齒類動物飼料。生長期和攝食期允許同位素標記的穩定氨基酸以代謝方式并入蛋白質組。涉及細胞培養的實驗稱為SILAC（細胞培養中氨基酸的穩定同位素標記），而哺乳動物系統稱為SILAM（哺乳動物的穩定同位素標記）。每種代謝標記技術在下文中會做具體闡述。

SILAC

SILAC是指用重氨基酸標記培養細胞進行定量蛋白質組學分析。用體內重氨基酸標記整個蛋白質組是定量蛋白質組學的理想標準。當重標記的蛋白質組與未標記的蛋白質組混合后進行消化，每一個經質譜鑒定的未標記肽都可以通過其相應的重肽進行定量。在SILAC中，胰蛋白酶氨基酸、精氨酸（R）和賴氨酸（K）均含有重穩定同位素，所以如果用胰蛋白酶消化，每一個肽都被標記。這種代謝標記策略已被多個蛋白質組學研究采用。與體外標記技術相比，代謝標記技術的優點是在樣品制備前將重的和未標記的樣品混合，防止不同制劑之間的差異影響最 終定量結果。當需要大量樣品制備（例如分離細胞器）時，這一點尤其重要。

SILAM

SILAM是指用重穩定同位素標記整個嚙齒類動物用于定量蛋白質組學組織分析。體內重同位素標記整個蛋白質組是定量蛋白質組學的理想標準。當重標記的蛋白質組與未標記的蛋白質組混合后進行消化，每一個經質譜鑒定的未標記肽都可以通過其相應的重肽進行定量。與體外標記技術相比，代謝標記技術的優點是在樣品制備前將重的和未標記的樣品混合，防止不同制劑之間的差異影響定量結果。當需要大量樣品制備（例如分離細胞器）時，這一點尤其重要。在SILAM中，嚙齒類動物的食物會被改變為含有重賴氨酸或15N-螺旋藻作為唯 一的蛋白質來源。重組織被用作基礎哺乳動物生理學和疾病動物模型定量蛋白質組學分析的內部標準。

酶標記

將兩個18O原子整合到生物樣品的蛋白水解酶的肽的羧基端已成為全 球領先的標記策略之一，用于比較定量蛋白質組學。該技術的成功部分歸因于18O水相對較低的成本，“重”肽的分子量增加了+4道爾頓質量，以及能夠從反相HPLC中共洗脫18O/16O肽對。

化學標記

用于蛋白質組學測量的同位素標記標準物可以用化學方法制備。這可以在肽或蛋白質水平分別通過固相合成或重組基因表達來實現。為了幫助合成穩定的同位素標記肽，阿拉丁提供了一系列受保護的氨基酸和預加載樹脂，除此之外還提供部分全長蛋白（例如CRP、泛素），用于自下而上的LC-MS實驗。

多肽合成

靶向質譜同位素分析（即選定的反應監測或SRM）是用于驗證臨床相關生物標志物的基于抗體的檢測的替代方法，但也被用于基于發現的定量蛋白質組學。這種策略的一個障礙是每一種肽都具有獨特的生化特性，其氨基酸組成和可能的翻譯后修飾決定了其從液相色譜柱、電離和碎片化的洗脫特性。為了開發診斷性臨床質譜測定，必須在對體內分析有效的肽之前用合成肽表征這些肽的性質。還可通過將已知量的重肽添加到生物樣品中，利用重穩定同位素合成肽用于絕 對定量。這些策略也常用于驗證大規模定量蛋白質組學分析的結果。

蛋白表達

穩定同位素標記的細胞生物量可用于蛋白質組學和代謝組學研究。此外，利用純化的、標記完整的蛋白質作為內標，定量、蛋白質組學的質譜研究可以大大受益。使用正確折疊、標記完整的蛋白質是理想的內部標準，因為它們將盡可能接近地模擬樣品中內源性目標蛋白在消化前、消化中和消化后的物理和化學性質。特別是，它們將經歷與未標記的對應物相似的蛋白水解裂解程度，從而提高同位素稀釋質譜（IDMS）實驗結果的準確性，無論是中向下還是自下而上的方法。

化學標記

重同位素在蛋白質組中的代謝摻入（如SILAC和SILAM）是一種制備內標或標記對照的常用方法；然而，有些生物和動物并不適合代謝摻入。幸運的是，分析物可以很容易地通過化學標記反應進行修飾。實例包括蛋白質或肽中伯胺的還原以及蛋白質組樣本中游離N-連接聚糖的肼標記。

代謝研究

阿拉丁可以提供穩定同位素標記的代謝底物，這些代謝底物用13C、15N、18O、D等穩定同位素標記。這些材料的一些應用包括利用氨基酸進行蛋白質周轉研究、利用碳水化合物進行葡萄糖代謝研究、利用脂肪酸進行脂肪分解研究。這些物質的穩定同位素標記使研究者能夠以一種安全、準確和無創的方式研究生命系統中的代謝途徑。

同位素稀釋質譜法（IDMS）是一種準確、靈敏、可重復性強、廣泛應用于各種樣品類型的中小分子定量分析的方法。穩定同位素富集的化合物成為質譜比較或絕 對定量的理想內部標準的一個主要原因是，同一化合物的“重”（同位素富集）和“輕”（天然）形式的分離信號可以同時被檢測到。

13C和15N核具有核磁共振活性，因此富含這些同位素的化合物可用于磁共振檢測。13C核具有大的化學位移范圍和良好的弛豫特性，使13C富集底物成為極具價值的細胞化學和代謝探針，尤其是在快速發展的超極化領域。

新陳代謝

研究人員使用穩定同位素技術研究各種各樣的代謝紊亂和疾病，包括阿爾茨海默癥、帕金森、癌癥、糖尿病和肥胖。同位素是代謝研究中最常用的示蹤劑，用于定量體內的生化或代謝反應。它們可以用于研究代謝途徑，確定生物標志物，測試藥物的效果，以及開發特定狀態下生物系統的代謝概況。

制藥 用氘代試劑

近年來，一些制藥公司已經開始研究氘代分子，這些分子可能具有現有的非氘代分子不具備的優勢。此外，目前對新型氘代藥物潛在醫療優勢的研究也在增加。

穩定的同位素標記合成中間體

氘代藥物的潛在優勢包括：

?改善代謝特征：改善的代謝特征有可能減少或消除不必要的副作用或不良的藥物相互作用；

?提高口服生物利用度：一些化合物中的氘化減少了消化道發生的系統前代謝，從而使更多未代謝的藥物達到目標；

?增加的半衰期：氘代化合物的藥代動力學作用較慢，可延長在體內的吸收和分布。與使用非氘代藥物的患者相比，這可減少患者在某一時間段內可能需要的劑量數。

用于光電的氘代試劑

阿拉丁可以提供一系列常用于微電子和OLED制造的氘代有機分子和氘代氣體，有助于提升器件的使用壽命。

有機發光二極管用氧化氘

有機發光二極管（OLED）被廣泛應用于電視和手機屏幕等設備。OLED通常由兩個電極之間的薄層有機分子構成。當電流通過這些設備時，它們就會發光。

直到幾年前，OLED最 大的技術問題是有機材料的壽命有限，通常是LCD、LED或PDP的一半，因為在運行過程中產生的熱量和氧化會導致化學物質的不穩定。這個問題通過對OLED中的一些有機分子進行氘化處理得以解決，這將器件的壽命提高了5到20倍，而不會顯著影響器件的其他性能。

氘代在該領域的另一個應用是中子反射和特定分子層的氘化，這已成為研究有機薄膜半導體器件的形態、擴散和界面行為的關鍵方法。

光導纖維

與傳統的銅線相比，光纖被廣泛用于長距離傳輸數據和更高的帶寬（數據速率）。然而，在一個互聯網驅動的世界中，數據的及時性、實現Gbps范圍內的數據傳輸是至關重要的。傳統的玻璃或塑料光纖由于吸收水的峰值在1360 nm和1460 nm之間而速度有限。現在，用氘取代材料中的氫，使得達到與當今需求相適應的更高速度成為可能。