质谱从头测序作业背景利用串联质谱进行多肽鉴定是质谱数据分析
多肽 代谢产物鉴定
多肽是由氨基酸组成的短链蛋白质分子，其代谢产物的鉴定对于了解生物体的代谢过
程和相关疾病的发生机制具有重要意义。
下面是关于多肽代谢产物鉴定的一般步骤和
常用方法：
1. 样品准备：首先需要获取待鉴定的多肽代谢产物样品，可以是生物体组织、血液、
尿液等。
样品处理包括样品提取、纯化和浓缩等步骤，旨在去除干扰物质以获得更纯
净的多肽代谢产物。
2. 质谱分析：质谱技术是多肽代谢产物鉴定中常用的方法之一。
通过质谱仪器，可以
将待鉴定的多肽代谢产物进行离子化，然后根据不同的质荷比（m/z）进行分析和鉴定。
常用的质谱方法包括质谱-质谱（MS/MS）、飞行时间质谱（TOF-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS）等。
3. 数据分析与解释：通过质谱分析，可以获得一系列的峰值或质谱图。
对这些数据进
行分析和解释，可以确定多肽代谢产物的分子式、结构和相对丰度等信息。
数据分析
常使用质谱数据库进行比对，以寻找与已知代谢产物的匹配。
4. 验证与定量：为了确保鉴定结果的准确性和可靠性，通常需要进行验证实验。
这可
以包括合成已鉴定的多肽代谢产物进行结构验证，或使用其他分析方法如高效液相色
谱（HPLC）进行定量分析。
需要注意的是，多肽代谢产物的鉴定是一个复杂的过程，需要结合多种技术手段和专
业知识。
此外，样品的选择和处理也对鉴定结果有重要影响。
因此，在进行多肽代谢
产物鉴定时，建议寻求专业的科研机构或实验室的帮助，以获得准确可靠的结果。
液相色谱——串联质谱法
液相色谱——串联质谱法液相色谱——串联质谱法1. 概述液相色谱——串联质谱法（LC-MS）是一种用于快速鉴定和定量分析大量小分子物质和链状有机化合物的一种惰性重排技术。
这种技术通过将液相色谱和质谱两大仪器技术的优越性能有机结合，实现了液体中微量物质的快速鉴定、分离和测定。
这套技术比单独使用液相色谱成像分析，可以提高检测限下限，解决液相色谱分离后质谱加速定性分析的问题，因而更加实用。
2. 技术原理LC-MS系统由液相色谱分离柱，检测装置，与两个机构负责操纵液相色谱组分提取等主要部件组成。
样品分离和分析步骤就是将样品溶解在适当的溶剂中，经液相色谱－质谱就可以分析出单分子组分的物化性质和表观分子量，以及细微程度的组成差别。
检测装置实现了LC-MS连续启动程序，得到样品组分的全谱图谱，获取检测信息，实现LS-MS技术的数据处理，实现样品鉴别，定量计算，同时获取实时的检测数据，保证检测的准确性和准确度。
3. 优势（1）具备高敏感性和低检出限，可以检测非常稀少的物质，提高检测的灵敏度。
（2）可以实现快速和自动化操作，大大提高测定速度。
（3）LC-MS能实现样品分离前质谱加速定性分析、消除高纯度物质混杂分离困难、采样测定对比分析等特点，从而提高检索精确度和结果准确度。
（4）结合液相色谱分离和双离子检测质谱技术，可以自动化连续运行，来自动调整参数实现高灵敏度测定和高分辨率分离。
4. 应用领域LC-MS主要用于有机物、抗生素、毒素、毒物、化合物的研究以及在生物信息学和医学方面的研究等。
当前有机物、抗生素、毒素、毒物在药物研究、毒理、环境污染检测和药物开发等领域都有广泛的应用，以及药剂学、兽医学、分子毒理学和菌类学领域的研究。
5. 结论液相色谱——串联质谱法（LC-MS）是一种结合液相色谱和质谱技术，可以用于鉴定薄分子物质和链状有机化合物的惰性重排技术。
该技术可以飞快地连续运行，自动调整参数，从而实现了高灵敏度测定和高分辨率分离，同时也可以检测非常稀少的物质，具有广泛的应用领域。
串联质谱的原理及应用
串联质谱的原理及应用一、原理概述串联质谱（Tandem Mass Spectrometry）是一种高灵敏度、高分辨率的质谱技术，被广泛应用于化学、生物学、医学等领域。
其基本原理是利用离子源将样品离子化，然后在电场或磁场的作用下，将离子进行分离和检测。
串联质谱技术的主要优势在于其高选择性、高灵敏度、高分辨率以及快速分析能力。
二、技术原理串联质谱技术的主要原理是，通过第一级质谱仪选择性地分离出某种特定质量的离子，然后将其传递到第二级质谱仪进行进一步的分离和检测。
第二级质谱仪通常具有更高的分辨率和更精细的分离能力，可以提供关于离子结构的更多信息。
在串联质谱中，两个或多个质量分析器串联在一起，使得离子可以在不同的质量分析器之间进行多次分离和检测，从而获得更丰富的信息。
三、串联质谱的应用串联质谱的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：1. 新生儿代谢病筛查：串联质谱技术已被广泛应用于新生儿代谢病筛查中，通过对新生儿血液或尿液中的代谢产物进行分析，能够早期发现并诊断出多种遗传代谢病，如氨基酸代谢病、有机酸代谢病等。
2. 药物代谢研究：串联质谱技术在药物代谢研究中也有重要应用，通过对药物及其代谢产物的分析，可以了解药物的吸收、分布、代谢和排泄等过程，为新药研发提供重要信息。
3. 生物标志物检测：串联质谱技术可以用于检测生物体中的生物标志物，如肿瘤标志物、心血管疾病标志物等，对于疾病预防、诊断和治疗具有重要意义。
4. 蛋白质组学研究：串联质谱技术在蛋白质组学研究中也有重要应用，通过对蛋白质的鉴定和定量分析，可以了解蛋白质的结构、功能和相互作用等，为生物医学研究提供重要信息。
四、串联质谱在新生儿代谢病筛查中的实际操作在新生儿代谢病筛查中，串联质谱技术通常被用来检测新生儿血液中的氨基酸、有机酸和酰基肉碱等代谢产物。
通过对这些代谢产物的定量分析，可以早期发现并诊断出多种遗传代谢病，如氨基酸代谢病、有机酸代谢病等。
抗体从头测序
百泰派克生物科技
抗体从头测序
从头测序在不依赖已有数据信息的情况下实现对蛋白质序列的测定，非常适合对数据中无法匹配的抗体蛋白以及全新的抗体蛋白进行序列分析。
由于抗体蛋白在医药行业中扮演着越来越重要的角色，因此，全面掌握抗体蛋白的序列信息有利于大批量的合成和生产该抗体蛋白药物，也可为开发新抗体药物和抗体仿制药物提供生物学基础。
基于质谱技术的抗体从头测序的分析流程：先将待测序的抗体蛋白进行多重酶切，保证轻重链肽段序列实现全覆盖，然后利用质谱仪对酶切肽段进行质谱分析，通过对质谱数据进行无偏差准确序列鉴定和序列反向验证对完整的抗体序列进行拼接。
百泰派克生物科技基于Obitrap Fusion Lumos质谱仪，结合丰富的生物信息学分
析经验提供快速准确的抗体从头测序服务，包括对不同亚型抗体（例如IgG和IgM）和不同类型抗体（荧光偶联抗体，固定化抗体，不同物种的抗体）进行从头测序。
此外，还能够对抗体全长序列、可变区氨基酸序列进行分析，以获取抗体的轻、重链的完整序列信息。
串联质谱新
串联质谱（Tandem Mass Spectrometry，简称MS/MS或tandem MS）是一种基于质谱技术的分析方法，它通过将质谱仪与一个或多个额外的质量分析器进行串接，从而实现对样品的更深层次和更精确的分析。
串联质谱的基本工作原理是：首先，样品经过离子化处理形成离子，然后这些离子进入第一级质量分析器，根据其质量和电荷进行分离。
在第一级筛选后，感兴趣的离子被选择出来并送入第二级质量分析器进行进一步的破碎和检测。
这一过程可以重复多次，形成所谓的多级串联质谱（Multiple Stage Tandem Mass Spectrometry, MSn）。
这种多重筛选和分析使得串联质谱能够提供非常详细的信息，包括分子量、结构信息以及序列信息等。
近年来，串联质谱技术的应用领域不断扩展，并在以下方面取得了重要进展：
1. 生物医学研究：
- 在蛋白质组学中用于蛋白质鉴定和定量。
- 在代谢组学中用于小分子代谢物的识别和定量。
- 在药物研发中用于药物及其代谢产物的分析。
- 在遗传疾病筛查中，例如新生儿筛查，可同时检测多种遗传性代谢病。
2. 环境科学：
- 用于环境污染物的定性和定量分析，如持久性有机污染物、重金属等。
3. 食品安全：
- 食品中农药残留、食品添加剂、非法添加物等有害物质的检测。
4. 法医学：
- 分析药物滥用、毒理学样本、DNA片段等。
5. 材料科学：
- 分析高分子材料、纳米材料等新型材料的组成和结构。
随着科技的发展，串联质谱的灵敏度、分辨率和速度不断提高，使其成为许多科学研究和工业应用中的重要工具。
蛋白质、多肽等大分子的质谱分析
蛋⽩质、多肽等⼤分⼦的质谱分析蛋⽩质、多肽等⼤分⼦的质谱分析检测仪器:1、基质辅助激光解吸附电离飞⾏时间质谱(MALDI-TOF MS)2、基质辅助激光解吸附电离串联飞⾏时间质谱(Autoflex III MALDI-TOF/TOF)3、纳升液相电喷雾四级杆飞⾏时间串联质谱仪(micrOTOF-Q II? ESI-Qq-TOF)主要应⽤:1、⽣物⼤分⼦的分⼦量检测2、蛋⽩质、多肽的纯度鉴定3、蛋⽩质的肽指纹图谱检测4、混合组分的分⼦量分布检测5、合成物质的分⼦量检测与纯度评价6、重组蛋⽩的分⼦量检测与纯度评价7、蛋⽩质的多肽谱检测8、⾎清多肽谱的检测9、PEG修饰的蛋⽩药物的研究样品要求:1、样品含量: 50-100Fmol (液体约5ul)2、样品形式: 液体；⼲粉；胶粒/条带3、⾮胶样品: 挥发性盐<20mM，⽆PBS、SDS和尿素等物质4、胶类样品: 银染过程中未使⽤戊⼆醛作为固定剂5、保存⽅式: 液体建议低温，胶类⽤去离⼦⽔防⼲蛋⽩质及多肽质谱鉴定简介博奥⽣物有限公司蛋⽩质实验室于2006年开始对外提供多肽和蛋⽩质测试服务，包括多肽和蛋⽩质的分⼦量和序列测定，蛋⽩种类鉴定。
博奥采⽤串联质谱法（Tandem Mass Spectrometry, MS/MS）鉴定蛋⽩，可靠性⾼。
蛋⽩经胰酶消化形成的肽段进⼊质谱，⼀级质谱检测多肽分⼦的⼤⼩，然后再将肽段打碎，形成⼀系列离⼦即N端离⼦系列（B系列）和C端碎⽚离⼦系列（Y系列）。
质谱再检测碎⽚离⼦的⼤⼩，即⼆级质谱。
将质谱数据与蛋⽩数据库进⾏⽐对，获得肽段的序列，特定的多肽序列对应着特定的蛋⽩，从⽽鉴定出待检测蛋⽩。
除了鉴定单个蛋⽩，我们的液相⾊谱和质谱联⽤平台（Liquid Chromatography- Tandem Mass Spectrometry, LC-MS/MS）还具有分析混合蛋⽩的能⼒。
MALDI-TOF MS（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry）是另⼀种常⽤的质谱平台，通过肽指纹图谱（Peptide Mass Fingerprinting, PMF）来鉴定蛋⽩质。
多肽从头测序方法 ppt课件
3532 1903
5.0-99.1 1.38-0.39 3279
5.0-99.1 11.50-2.00
0
TMPP-Ac衍生多肽 CID & ETD
来源：鲤鱼
融合谱图
1638
5.0-99.0 5.59-0.55
944
对检索未匹配多肽的分析
• PEAKS 检索仍然使用了数据库，并受到数 据的限制。 数据库中没有的多肽检索不到。
Ri
Ri+1
Ri+2
Ri+3
bi
bi+1
bi+2
图. 利用碎片离子的 质量差，无法得知对 应的氨基酸残基。
常规数据库检索的步骤
理论酶切
•
理论碎裂，并根据与二级谱 图中碎片离子匹配情况打分
根据母 离子分 子量筛 选
数据库检索结果
序列: GWGPHCEICPFQGTVAFK
图. 利用二级谱图数据库检索得到多肽序列
有同源突变的多肽
括号内为数据库中氨基酸，下划线上为实测氨基酸
与已知多肽无同源性的多肽
•
结论
• 1. 改进了正电荷衍生技术，使得多肽的正 电荷衍生变得更加便利与高效。
• 2. 编写CID与ETD谱图叠加程序, 充分地利 用了这两种裂解方式的互补性。
• 3. 首次通过从头测序策略得到了数以千计 的高可信度多肽。
• 4. 在大鼠和鲤鱼中发现了上百个没有报道 过的多肽，包括与已知序列同源或不同源 的。
作业
• 1. 什么因素限制了蛋白质氧化修饰研究的 进展？
• 2. 蛋白质磷酸化的研究技术有哪些？利用 质谱研究蛋白质磷酸化的优势在哪？
• 3. 目前多肽从头测序技术测得的肽段序列 可信度较低的原因是什么？你有什么新的 想法以提高该技术可信度？
仪器分析之串联质谱
仪器分析之串联质谱串联质谱是一种先进的仪器分析技术，主要用于物质的结构鉴定、分析和定量测定。
它将两种或多种质谱仪相连，在不同质荷比区域进行质谱分析，从而得到更加详细和准确的分析结果。
串联质谱由质谱仪、离子源和质谱分析器三部分组成。
首先，样品通过离子源产生离子化的气态分子或离子。
然后，离子经过质谱分析器，按照质荷比对离子进行分离、筛选和定量测定。
最后，质谱仪记录和分析结果，生成质谱图。
串联质谱的主要优点是可进行多级质谱分析，可以对复杂的样品进行高效、准确的测定。
它还能提供更高的质谱分辨率和灵敏度，减少干扰物的影响。
此外，串联质谱可以通过选择离子反应的方式，对化合物的特定离子进行选择性检测，大大增加了分析的准确性和可靠性。
串联质谱的应用非常广泛。
在生物医药领域，串联质谱可用于药物代谢和药物中残留物的分析。
在环境领域，它可用于水和大气中污染物的监测和定量分析。
在食品安全领域，串联质谱可用于检测食品中的农药残留和毒素。
同时，在化学合成和新材料领域也有广泛的应用。
在串联质谱中，有两种常用的质谱分析方法，即电子轰击碎裂质谱（EI-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS）。
EI-MS是一种常见的质谱技术，适用于小分子化合物的分析。
在EI-MS中，样品通过电子束轰击产生离子，然后通过质谱分析器进行质荷比的分离和筛选。
ESI-MS则适用于大分子化合物的分析，它将样品通过电喷雾产生离子，再进行质谱分析。
除了常规的EI-MS和ESI-MS之外，串联质谱还有其他一些特殊的质谱技术，如飞行时间质谱（TOF-MS）和离子阱质谱（IT-MS）。
TOF-MS具有极高的质谱分辨率和灵敏度，适用于快速分析。
IT-MS则可进行多阶段质谱分析，可以充分利用质谱分析仪的空间，提供更高的分析能力。
在实际应用中，为了提高串联质谱的性能，常常需要结合其他分析技术，如气相色谱（GC）和液相色谱（LC）。
GC-MS-MS和LC-MS-MS是常见的串联质谱技术组合，它们可以充分发挥GC和LC的分离能力，使得对复杂样品的分析更加准确和可靠。
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质谱从头测序作业
背景：
利用串联质谱进行多肽鉴定是质谱数据分析中最重要的工作之一。
从头测序（De Novo sequencing）是从串联质谱数据出发直接检测多肽序列的方法。
常见的从头测序算法的思路是首先从质谱数据中构建图，图中每个顶点为质谱数据中的一个峰，两个顶点间如果质量差为恰好等于一个氨基酸残基的质量，则在这两个顶点间确定一条边，多肽序列的测定就是在图中通过寻找最优路径的过程。
下图所示为一个串联质谱数据，其中第一行中三个数字分别表示母离子质量、母离子强度以及所带电荷数。
按照离子质量顺序，数据从第二行开始，分别表示N端或C端不同离子类型（如b，y等）的质量和强度。
为简化问题，作业中假设图1中所有离子均为N端的b离子，并忽略了离子强度信息，仅利用离子质量进行从头测序的工作。
离子质量离子强度电荷
1087.498165 40.981954 1
147.068400 82.319138
284.127300 16.399043
355.164400 20.567660
412.185900 9.754579
483.223000 77.013146
597.265900 98.471866
696.334300 44.139246
753.355800 13.062783
856.365000 24.500068
913.386500 86.636427
1069.487600 6.572141
图1 一个典型的串联质谱数据
一个N x N的邻接矩阵（adjacency matrix）Adj可以用来描述包括N个顶点的图。
如果图中顶点i和j之间有一条边，则Adj(i,j)为某个不为零的数字，比如1或者分别代表20种氨基酸的不同数字，图中没有边的两个顶点所对应的A中元素为0。
图2所示为一个简单的示例。
123
10 10
20 0 1
30 0 0
图2 图和邻接矩阵
实验内容：
1）根据图1所示的串联质谱数据，通过编程的方式构建出从头测序所需的图，用邻接矩阵表示。
2）（选作内容，有加分！）根据实验1）得到的图，即找出与给定串联质谱图匹配的所有可能的多肽序列。
编程提示：
1.串联质谱数据保存于“tandemdata.txt”中，氨基酸残基质量数据保存于
“residueMassMono.txt”中。
2.将串联质谱中每个峰的质量作为图的顶点，如果两个峰的质量差等于某个氨基酸的质
量，则表明他们所对应的顶点之间由一条有向边相连，方向由质量小的节点指向质量大的顶点，边用对应氨基酸的序号来表示。
图通过邻接矩阵表示。
3.表征图结构的邻接矩阵建好之后，找出所有入度为0的顶点的集合A和出度为0的顶
点的集合B，对于每一个A和B中的顶点对（i,j）找出它们之间所有的路径，路径用相应的氨基酸的符号序列来表示，并输出结果。