蛋白质质谱分析的应用

蛋白质质谱分析的应用

蛋白质质谱分析技术可应用于蛋白质鉴定、蛋白质从头测序、蛋白质定量分析、蛋白质结构鉴定、蛋白基因组学等多个应有领域。

蛋白质鉴定

用质谱鉴定蛋白质主要有两种方法。肽质量指纹谱分析，通过输入蛋白水解肽的质量作为搜库参数对未知蛋白进行分析，数据库可以通过已知蛋白质建立。如果数据库中的蛋白质序列与实验值匹配的预测质量显著相关，则表明该蛋白质存在于原始样品中。因此，纯化步骤限制了肽质量指纹图谱方法的通量。肽质量指纹图谱可通过MS/MS实现。

质谱也是鉴定蛋白质翻译后修饰的优选方法，因为它比其他方法（例如基于抗体的方法）更具优势。

蛋白质从头测序

蛋白质从头测序质谱分析通常在不事先了解氨基酸序列的情况下进行，这是通过蛋白质的肽片段质量确定氨基酸的过程。研究证明从头测序可以成功地确认和扩展数据库搜索的结果。

由于从头测序是基于质量的，并且某些氨基酸具有相同的质量（例如亮氨酸和异亮氨酸），因此精确的手动测序可能很困难。于是在数据库搜索和从头测序之间使用序列同源搜索应用程序协同工作以解决这一固有限制变得非常必要。

如果数据库中已经记录了序列，那么数据库搜索的优点就是可以快速识别序列。数据库搜索的其他固有限制包括序列修改/突变（某些数据库搜索未充分考虑对“已记录”序列的更改，因此可能会丢失有价值的信息）、未知信息（如果未记录序列，则找不到），误报以及数据不完整或数据损坏。

蛋白质定量

用质谱法对蛋白质进行定量（定量蛋白质组学）有几种方法。比较常用的如，将稳定的（例如非放射性）碳（13C）或氮（15N）重同位素掺入一个样品中，另外一个样品则用相应的轻同位素（例如12C和14N）标记。分析前将两个样品混合，由于质量差异，可以区分衍生自不同样品的肽。它们的峰强度之比对应于肽（和蛋白质）的相对丰度比。同位素标记的最常用方法是SILAC（在细胞培养物中通过氨基酸稳定同位素标记）、胰蛋白酶催化的18O标记、ICAT（同位素编码的亲和标记）和iTRAQ（相对和绝对定量的等压标记）。可以在不标记样品的情况下进行“半定量”质谱分析。通常，需要通过MALDI分析（线性模式）完成。单个分子（通常是蛋白质）的峰强度或峰面积与样品中蛋白质的量相关，但是，单个信号取决于蛋白质的一级结构、样品的复杂程度以及仪器的设置。其他类型的“无标记”定量质谱分析使用分解的蛋白质的图谱计数（或肽计数）作为确定相对蛋白质量的手段。

蛋白质质谱分析还可应用于蛋白质结构鉴定、蛋白基因组学等。

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