金属(金属元)


金属(Metallomics)

金属是化学和生物体中的重要组成部分。到目前为止,最多28个金属被认为是有益或基本的组成部分,调节大量的生理过程并维持生物体的稳态。实际上,约三分之一的蛋白质需要用作适当的功能的金属离子作为辅因子。例如,用作许多氧化还原酶如细胞色素C氧化酶的铜作用作为辅因子,这对线粒体的呼吸电子传输链产生了影响。另一个例子是硒通常掺入硒细胞等抗氧化酶中,并在宿主氧化防御中施加其功能。

然而,大多数已知的金属和金属,包括如果不良好调节的基本金属,对生物体有效毒性。无论缺乏或剩余金属都会有害,导致一系列人类疾病。例如,铁缺乏会导致缺铁性贫血,而缺钙可以在骨骼中消耗钙储存并增加骨质疏松症的风险。铜,锌和铁等金属水平增加通常在含金属沉积物中发现许多神经变性疾病,例如阿尔茨海默病。这些金属在形成活性氧物种和抗体肽的聚集中起着至关重要的作用。金属离子调节甚至可以以相当低的浓度实现。例如,细胞内的锌浓度严格调节在PMOL至FMOL水平。同时,金属或金属的氧化状态决定了它是否在病理上毒性或生理学上所需的。众所周知的例子是铬。铬(III)是脂质和葡萄糖代谢的痕量所需的有益形式,而铬(VI)是被认为是致癌物质的最有毒形式。

金属组学被认为是代谢组学的一个分支,定义为对一个细胞或组织类型内的金属和类金属物种整体的综合分析。金属组学是基因组学和蛋白质组学相辅相成的跨学科领域。金属组学将分析、无机和生物化学研究结合起来,试图阐明金属在许多基本和复杂的生物过程中的摄取、运输、积累和代谢。最终目的是阐明特定金属或类金属对人体健康的有益或有害影响,并进一步了解其分子机制。

常用的金属组学技术包括原子吸收光谱法(AA)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和x射线荧光光谱法(SXRF)。电感耦合等离子体质谱技术由于干扰低、极高的兆分之一灵敏度和广泛的浓度范围,已被建立为在广泛的生物样品中定量金属和类金属最可靠的技术。近年来,随着光谱干扰去除技术的改进和再现性的提高,ICP-MS的应用范围不断扩大。Creative Proteomics已经建立了一个强大的、可重复的和高度敏感的ICP-MS平台,可以在有限的时间内几乎同时定量同一组织样本中的多种金属和同位素,它允许同时监测多个金属依赖的生理过程,如耦合和二次离子传输。

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