质谱技术在现代生物科学领域中的应用

质谱技术在现代生物科学领域中的应用（学院：生命科学与技术学院系别：生物工程专业班级：0902 姓名：刘佳）

【摘要】随着科技的进步，现代生物学成为了科学家们的研究热点，研究的重心也由最初的细胞水平转移到蛋白质、分子、基因水平。因此质谱技术成为了现代生物学领域必不可少的研究手段。本文简要综述了质谱技术在蛋白质结构鉴定、蛋白质组学、后基因时代、抗原表位等研究中的应用。

【关键词】质谱技术蛋白质组学抗原表位

Application of Mass-Spectrometric Technique in Modern

Biological Terms

(ACADEMY: Life Science and Technology DEPARTMENT: Bioengineering CLASS:

0902 NAME: Jia Liu)

【Abstract】With the progress of technology, modern biological has been a research hotspot, it now focuses on protein level, molecular level and genetic level from original cellular level. Thus, Mass-Spectrometric Technique becomes a requisite research measure in modern biological. This paper makes a brief summary of application of Mass-Spectrometric Technique in protein structure identification, proteomics, postgenomic era, epitope etc.

【Key words】Mass-Spectrometry proteomics epitope

1.1引言

众所周知，21世纪被科学家及众多学者称为生命科学的世纪，随着科技的不断进步，在生物学领域不断的深入研究，人们看到了生物学对于人类社会以及整个生物界的影响都是巨大的，因此各国也加快了对生物学领域的研究。随着研究的不断深入，更多的先进技术被应用到生物学中，质谱技术便是这些先进技术中不可缺少的一项技术手段。质谱是带电粒子按质荷比大小顺序排列的图谱，最初主要用来测定元素或同位素的原子量，随着高性能质谱仪器的出现，质谱被越来越多地应用于生命科学研究的许多领域。以基质辅助激光解吸咐飞行时间质谱（MALDITOF）和电喷雾质谱（ESI）为代表的现代生物质谱技术，为蛋白质等生物大分子的研究提供了必要的技术手段。

1.2质谱技术在蛋白质结构研究中的应用

1.2.1 肽指纹图（peptide mass fingerprinting PMF）的测定

PMF测定是将未知蛋白质以特定的蛋白酶或化学水解的方法将蛋白质切

成小的片段，用MS测得各个肽片段的相对分子质量，将所得到的蛋白酶解肽段质量数在相应的数据库中检索，寻找相似的肽指纹谱，从而获得诸如一级结构等多方面的信息。

1.2.2 蛋白质高级结构的测定

对蛋白质高级结构的测定常用近紫外圆二色谱法（CD）、荧光光谱法以及核磁共振技术，而这些研究手段只能检测蛋白质溶液状态下得平均构象，而不能监测蛋白质的折叠过渡中间态。ESI-MS作为一个测量放射性核素变化的工具，能准确、灵敏的检测出蛋白质分子中氨基氢与氘放射性核素的变化，从而推测出可能的结构信息。与ESI相比，DESI更易与IMS—TOF联用于细胞色素C和胞壁质酶酶蛋白的检测。

1.3质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

1.3.1磷酸化质谱检测

据估计，在真核细胞中约有30%的蛋白质通过蛋白质激酶和磷酸化酶活性调节发生了磷酸化修饰，蛋白质的磷酸化修饰是增加了HPO3基团。因此可通过增加80u的氨基酸残基质量数来检测，磷酸位点的检测可通过磷酸化肽片段离子的质量迁移来鉴定。所以MALDI—TOF质谱鉴定蛋白质磷酸化可对比前后图谱，寻找质量数变化为80u或98u及强度增大的信号，从而可以寻找出磷酸化的蛋白质，确定磷酸化位点和磷酸化的数量。

1.4质谱技术在后基因时代研究中的应用

1.4.1串联质谱法或碰撞诱导解离法

串联质谱法或碰撞诱导解离法（CID）是利用待测分子在电离及飞行过程中产生的亚稳离子，通过分析相邻同组类型峰的质量差，识别相应的氨基酸残基，其中亚稳离子碎裂包括自身碎裂以及外界作用诱导碎裂。因此通过此方法可以测定肽序列和肽片段。

1.5质谱技术在抗原表位研究中的应用

1.5.1抗原表位的鉴定

一个完整的免疫应答过程包括抗原的识别、T细胞与B细胞的激活、产生免疫效应分子和效应细胞。而免疫细胞常难以借助其表面受体识别整个蛋白质分子，而仅能识别抗原肽分子上的表位。因此，抗原表位的鉴定对于研究整个免疫过程具有重要的意思。质谱分析则有耗样量少、分析速度快、灵敏度和准确度高，可直接分析抗原表位等优点。利用质谱方法分析抗原—抗体复合物的表位肽段一般有两种方法，一是预先将抗体固定的方法，将酶解后的抗原肽段或未被酶解的抗原与固定化的抗体一起孵育，然后用MDALI—TOFMS测定表位肽段。二是无需固定抗体的方法，通过预先分离肽段或无需分离肽段直接分析的方法分析该表位的肽段。

1.6结语

质谱技术具有高灵敏度、高分辨率、快速、高通量的特性，该技术与生物信息学的结合为生物学研究提供的通量信息是其他技术所不能比拟的。质谱技术的发展推动了生物学的发簪，在生物学研究中处于重要的地位。

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