质谱在蛋白质中的应用

蛋白质的定量
这方面的工作进行得非常多，而且也获得了很大的成功。这 其中最成功也最巧妙的是Gygi等人于1999年发明的一种新的蛋白 质定量方法：他们合成了一种新的化合物，其上连有与Avidine 蛋白特异性结合的的化合物Biotin（用于纯化），碘（用于与蛋 白半胱氨酸上巯基反应使化合物结合到某些小肽片段）。通过用 氘代氢替换中间烷基链上的氢原子，可合成两种物化性质相同而 分子质量相差8u的化合物（分别为重链和轻链）。将两个须比较 的细胞体系中的蛋白质分离后分别与重链和轻链反应，使以上化 合物结合到蛋白上的半胱氨酸残基位点。然后将两个体系合并， 用蛋白酶降解。酶解产物通过固定有Avidine蛋白的亲和柱分离 去除多余片段。用质谱分析分离产物，用多级质谱确定每一肽片 段来源，对比各种蛋白质量的变化，从而研究体系中对外界某种 影响敏感的蛋白质。这种方法的优点在于重链和轻链的物化性质 完全相同，不会在量测定上引入其他误差。而且通过碘与蛋白巯 基反应可大大简化质谱谱图和分析工作量（蛋白上巯基含量相对 氨基等可衍生化功能团含量较少）。
差一个氨基酸残基的系列肽，名为梯状测序（Ladding sequencing)，经质谱检测，由相邻峰的质量差知道相应氨基酸 残基。
质谱中常见氨基酸残基的元素组成和质量数
待测离子经活化后具有较高的能量，诱发碎裂 ，产生多组不同类型的碎片峰。所以首先需要区分 出各组峰的类型归属，才能通过比较相邻的同种离 子的质量差，判断相应的氨基酸残基.质谱中常见 氨基酸残基的元素组成和质量数见下表。
蛋白质组学研究中个典型研究流程
蛋白质研究中个典型研究流程
现代质谱简介
质谱分析蛋白优点： 1. 可用于分析大分子。 2.可用于分析不纯化合物。因为生物体系相对较复杂，物 质提纯不易，因此新型质谱的出现使一些研究成为可能。 3.样品消耗量很低。 4.仪器操作简便，检测速度快，适用于大批量的样品研究 。
质谱在蛋白质研究中的其他应用
1.质谱研究磷酰化氨基酸及磷酰化小肽
2.抗HIV前药与蛋白的非共价键复合物的ESI-MS研究
3.二肽类似物在质谱中的重排反应及其机制的研究等等。
《生物有机质谱》赵wenku.baidu.com芬
《蛋白质组学研究的新分析技术及其应用》陈执中
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电喷雾电离（ESI-MS）
多级质谱分析是鉴定化合物结构的一 种十分重要的方法，该法可直接用于混合 物分析，将混合物的质谱中某一质荷比的 峰分离出来进行串联质谱分析，就有可能 确认它的结构。这样就能省去大量的分离 、纯化工作。目前用于多级质谱分析的质 量分析器主要有串联四极杆和离子阱两种 。
基质辅助激光诱导解吸质谱（MALDI-MS）
质谱在小肽与蛋白质序列测定中的应用
质谱在蛋白质研究中的主要作用在于检测确定相应蛋白质 的归属，其中测定小肽及蛋白质序列是确定蛋白质的根本。 质谱用于肽和蛋白质的序列测定方法有3种。主要如下：
质谱用于肽和蛋白质的序列测定方法
第一种方法叫蛋白图谱（protein mapping),用特异性的酶解 或化学水解的方法将蛋白切成小的片段，然后用质谱检测各产 物肽分子质量，将所得到的肽谱数据输入数据库，搜索与之相 对应的已知蛋白，从而获取待测蛋白序列. 第二种方法是利用待测分子在电离及飞行过程中产生的亚 稳离子，通过分析相邻同种类型峰的质量差，识别相应的氨基 酸残基. 第三种方法与Edman法有相似之处，即用化学探针或酶解 使蛋白质或肽从N端或C端逐一降解下氨基酸残基，形成相互间
质谱质谱中氨基酸残基的元素组成和精确质量数中常 见氨基酸残基的元素组成和质量数
质谱在蛋白质研究中的其他应用
除了前面介绍的肽与蛋白质序列测定以外 ，还包括质谱与其他分离手段连接（如与毛细 管电泳、HPLC相连等）以加快测样速、度，提 高质谱检测精度（如使用傅立叶回旋分析器与 ESI和MALDI相连等。 其中有一项工作是非常重要的，即蛋白质 的定量
电喷雾电离（ESI-MS）
原理： 样品溶液通过一根毛细管进入雾化室雾化，形成带 有多电荷的液滴，仪器的电离源处于高真空状态，液滴进入时溶 剂挥发，液滴的体积变小，表面的电荷密度增大。由于同性电荷 的相互排斥，溶液中样品的分子就以离子的形式逸出。 蛋白（肽），都是高度亲水性分子，高温下易分解， 因而电喷雾这种电离方式非常适用于这类分子的研究。
方法：将被分析物质（u mol/L级的浓度）的 溶液和某种基质（ m mol/L级的浓度）溶液相混 合;蒸发溶剂，被分析物质与基质成为晶体或半 晶体 ；用一定波长的脉冲式激光照射。基质分 子为可吸收激光光能物质，从而获取能量，使基 质分子和样品雾化进入气相并得到电离。
优点
1.使难于电离的样品电离，且无明显碎裂，得到完整的被分析物分子的电离 产物，特别是在肽类化合物研究中取得很大成功； 2.由于应用的是脉冲式激光，适合于与飞行时间质谱计（TOF）相连，从而 使检测在原理上不受待测分析物分子质量的限制，即分子质量可无限大； MALDI-TOF结构示意图
质谱在蛋白质中的应用
周小雪 2013342020
质谱在蛋白质中的应用
待研究生物体系中表达的蛋白质经过凝胶电 泳（ 或高效液相色谱及毛细管电泳）分离后，从 中提取出感兴趣的蛋白点，然后经过蛋白酶水解 成为小肽片断，分离后应用质谱（电喷雾质谱、 基质辅助激光诱导解吸质谱）；然后研究某一小 肽片断的序列，并重复此步骤得到多个片断序列 ，输入数据库即可获知此为哪一蛋白质。明确了 蛋白质归属后，可以研究此蛋白质随生物体系环 境变化的变化情况，从而了解此蛋白质在生物体 中的功能。 在这个过程中，蛋白质的水解及肽的质谱 序列研究起着很重要的作用。