质谱技术在蛋白质组学研究中的应用_甄艳

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生物质谱技术在蛋白质组学中的应用

生物质谱技术在蛋白质组学中的应用随着科技的不断发展，蛋白质组学领域的研究也在不断深入。

而生物质谱技术作为蛋白质组学研究的关键技术之一，对于研究蛋白质的结构、功能和变化等方面提供了重要的帮助。

下面将从生物质谱技术在蛋白质的定量分析、结构鉴定和功能研究等方面的应用，探讨它在蛋白质组学中的重要作用。

一、生物质谱技术在蛋白质的定量分析中的应用对于大量、复杂的蛋白质样品，生物质谱技术可以利用质谱图谱进行高通量的鉴定和定量分析。

其中，质谱定量分析技术主要包括同位素标记定量和区域积分定量。

同位素标记定量技术需要在不同状态下使用化学标签，例如ICAT（同位素标记反向标记试剂）、TMT（同位素标记标记试剂）等。

这些标记试剂可以标记样品中的不同组分，在质谱图上进行定量。

然而，这些标记试剂的数量有限，导致质谱定量的覆盖率不高。

此外，同位素标记定量技术在鉴定样品中未知蛋白质时性能较差。

相反，区域积分定量技术通过测量样品中蛋白质荷质比峰面积来进行直接定量，而不需要额外的标记试剂。

这种技术可用于定量低丰度蛋白质和鉴定未知的蛋白质，获得的定量结果更加准确和高覆盖率。

二、生物质谱技术在蛋白质的结构鉴定中的应用对于未知蛋白质样品，为了进行结构鉴定和功能研究，需要了解其氨基酸序列、翻译后修饰以及三级结构等信息。

生物质谱技术在这方面也提供了强大的支持。

质谱技术在测量样本时将重要的信息转换为荷质比，然后可以根据这些数据计算出蛋白质质量和序列中每个氨基酸的质量。

其中，两种主要的质谱技术是Q-TOF和LC-MS/MS。

Q-TOF是液体色谱-四极杆飞行时间质谱的缩写，是一种高分辨率、精确质量测量的质谱技术。

LC-MS/MS作为一种高通量技术，可以对复杂的样品进行快速、准确的鉴定和结构分析。

三、生物质谱技术在蛋白质的功能研究中的应用生物质谱技术可以用来很好地理解蛋白质分子的表面性质和与其他分子的相互作用。

例如，蛋白质的亲和性可通过质谱扫描技术进行测量。

组蛋白翻译后修饰技术研究进展_甄艳

真核生物约 146 bp 的 DNA 缠绕核心组蛋白八聚体（各两分子的 H2A，H2B ，H3 ，H4 ）构成了染色体的基本单位核小体，核小体再通过 DNA 和组蛋白 H1 连接构成染色质纤维。组蛋白不仅在染色体组装方面有而且组蛋白的翻译后修饰在调控基因着重要的作用，动态表达方面也有着重要的作用。组蛋白翻译后修饰
［6 ］
PCR 技术结合可以判断基因组中特定组蛋白出现的位进而来研究组蛋白的各种共价修饰与基因表达的置，关系。该技术利用特定修饰组蛋白的抗体来进行染色分离与特定修饰组蛋白结合的 DNA 片段，并质分级，用 PCR 进行定量，从而了解基因组特定位置上组蛋白目前已可以通过修饰状态。随着该技术的不断发展， ChIPonchip 和 ChIPSAGE 技术来评估基因组水平的组蛋白修饰
［9 － 10 ］
。 ChIPonchip 技术通过微阵列芯片
进而了解杂交技术高通量地观察组蛋白的各种修饰，基因组 DNA 与蛋白质之间的关系。 Fischer 等利用 ChIPchip 和基因表达芯片研究了 4 个组蛋白（ H4ac、 H3ac、 H3K4me2 /3 ）与基因转录的关系，结果揭示组蛋［11 ］白主要功能可能是作为特异效应分子的信号标记。尽管抗体技术灵敏、特异，但是基于抗体的方法需要了解修饰的背景知识，这样才能避免交联反应和表位闭塞
质谱技术的应用为染色质生物学研究提供了新的见解不仅可以鉴别新的组蛋白修饰及其位点组蛋白修饰的定量和组蛋白修饰的组合式研究这为解读组蛋白密码提供了有力的组蛋白修饰研究的有力工具从体内基因组水平上获得组蛋白修饰信息该技术是基于质谱技术组蛋白研究的一项重要的互补技术

质谱分析在蛋白质组研究中的应用

质谱分析在蛋白质组研究中的应用蛋白质组学是以高通量技术为基础的研究生物体内所有蛋白质的种类、结构、功能和相互作用等方面的学科。

其中蛋白质组的定量分析是其中的重要研究方向之一。

质谱技术的发展和应用，使得蛋白质组学研究对蛋白质及其组分的定性、定量及质量雷达分析能力有了很大突破。

本文将对质谱分析在蛋白质组研究中的应用进行整理和介绍。

定性分析质谱分析可通过分析蛋白质化学成分、氨基酸序列以及蛋白质的结构信息等方面，实现蛋白质的定性分析。

其中，质谱分析在分析蛋白质翻译后修饰以及亚位点分析等方面表现出突出的优势。

例如，蛋白翻译后修饰是人们对蛋白质的一个重要关注点。

基于质谱分析的修饰特异性及位置信息定量可以对蛋白质进行有效的鉴定和分析。

这可以通过分析某些修饰化学反应后，所产生的质谱图来确定修饰类型和位置信息。

此外，质谱分析还可以实现蛋白质亚位点的分析，通过对蛋白质内部不同区域的工作作用分析，为分子生物学提供更精确的分子表达方式。

定量分析质谱分析可以测量样品中蛋白质的绝对或相对量，从而实现蛋白质的定量。

相对定量和绝对定量是质谱定量的两种主流方法。

在相对定量中，通过仪器检测并比较一组样品中蛋白质组分的丰度，可以得到相对的表达水平。

常用的LC-MS / MS和二维凝胶电泳联用方法，通过质谱技术分别测量样品中蛋白质含量并将数据进行比较，这种方法分辨率很高，对于样品数量较多、大量比较的高通量筛选非常有效。

在绝对定量方面，常用技术为同位素标记技术。

同位素标记化学乘法和四色标记化学乘法用于仪器检测样品中不同蛋白质的相对量。

质谱放射免疫分析法可以通过直接检测同位素标记化学成分来计算蛋白质的相对数量，因此它也是一种常用的同位素标记技术。

质量谱高分辨质谱是质谱分析的一种重要手段。

利用质谱仪与分离技术相结合，可以检测简单受体，多肽，大蛋白质和在细胞或体内的蛋白质组分。

现在的高分辨质谱仪通常具有高的质量分辨率、灵敏度和准确度，可以检测蛋白质的几乎所有特征。

质谱MRM 技术在蛋白质组学研究中的应用

文章编号：１０００－１３３６（２００８）02－0210-04质谱ＭＲＭ技术在蛋白质组学研究中的应用赵　焱　应万涛　钱小红（军事医学科学院放射与辐射医学研究所；蛋白质组学国家重点实验室；北京蛋白质组研究中心，北京１００８５０）摘要：质谱多反应监测（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，　ＭＲＭ）技术是一种基于已知信息或假定信息有针对性地获取数据，进行质谱信号采集的技术，具有灵敏、准确和特异等优点。

在基于蛋白组学的生物标志物研究、蛋白质翻译后修饰、定量蛋白质组和蛋白质相互作用等研究领域的应用逐渐受到重视。

该文概述了该技术在蛋白质组学研究中的应用特点及其最新应用进展。

关键词：质谱多反应监测（ＭＲＭ）技术；蛋白质组学中图分类号：Ｑ５１收稿日期：２００７－１１－１５国家自然科学基金（２０５０５０１９，２０６３５０１０，２０７３５００５），国家重点基础研究计划项（２００７ＣＢ７１４１０４，２００６ＣＢ９１０８０３）资助作者简介：赵　焱（１９７８－），女，博士生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｌａｔ１１９＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ．ｃｎ；　应万涛（１９７７－），男，博士，副研究员，联系作者，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｉｎｇｗｔｌｌ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；钱小红（１９５５－），女，博士，博士生导师，研究员，Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉａｎｘｈ＠ｎｉｃ．ｂｍｉ．ａｃ．ｃｎ蛋白质组学的研究对象是一个在时间和空间上动态变化的整体，具有极端的复杂性。

随着蛋白质组学研究的深入和发展，尤其是差异蛋白质组学研究的进展，大量功能蛋白质和潜在疾病蛋白质标志物被发现并被鉴定，如何进一步探测这些蛋白质的表达丰度，以阐明其功能和在疾病研究中的意义，已变得越来越重要。

仅仅依赖蛋白质大规模分离、鉴定的技术路线（双向凝胶电泳技术分离蛋白质，质谱技术鉴定蛋白质）已经不能满足这些研究的需求，迫切需要更高灵敏度和更高选择性的研究方法。

而质谱多反应监测（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，　ＭＲＭ）技术作为一种高特异性、高灵敏度的质谱数据获取方式，在进行蛋白质组学更具针对性的研究中发挥了重要作用［１］，逐步受到更多的研究者们关注。

质谱技术在蛋白质组学研究中的应用_甄艳

质谱技术在蛋白质组学研究中的应用_甄艳第35卷第1期2011年1月南京林业大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )V o l .35,N o .1J a n .,2011h t t p ://w w w .n l d x b .c o m [d o i :10.3969/j .i s s n .1000-2006.2011.01.024]收稿日期:2009-12-31 修回日期:2010-10-26基金项目:国家自然科学基金项目(31000287);江苏省高校自然科学基础研究项目(10K J B 220002) 作者简介:甄艳(1976—),副教授,博士。

＊施季森(通信作者),教授。

E-mail:*************.cn。

引文格式:甄艳,施季森.质谱技术在蛋白质组学研究中的应用[J ].南京林业大学学报:自然科学版,2011,35(1):103-108.质谱技术在蛋白质组学研究中的应用甄艳,施季森＊(南京林业大学,林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室,江苏南京210037)摘要:随着蛋白质组学研究的迅速发展,质谱技术已成为应用于蛋白质组学研究中的强有力工具和核心技术。

质谱技术的先进性在于为蛋白质组学研究提供的通量和分子信息。

笔者重点概述了基于质谱路线的蛋白质组学研究,介绍了基于质谱的定量蛋白质组学﹑翻译后修饰蛋白质组学、定向蛋白质组学、功能蛋白质组学以及基于串联质谱技术的蛋白质组学数据解析的研究进展。

关键词:质谱;蛋白质组学;定量蛋白质组学;翻译后修饰;定向蛋白质组学;功能蛋白质组学中图分类号:Q 81 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2011)01-0103-06A p p l i c a t i o n o f m a s s s p e c t r o m e t r y i n p r o t e o m i c s s t u d i e sZ H E NY a n ,S H I J i s e n＊(K e y L a b o r a t o r y o f F o r e s t G e n e t i c s a n d B i o t e c h n o l o g y M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210037,C h i n a )A b s t r a c t :W i t ht h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f p r o t e o m i c s ,m a s s s p e c t r o m e t r y i s m a t u r i n g t o b e a p o w e r f u l t o o l a n dc o r e t e c h -n o l o g y f o r p r o t e o m i c s s t u d i e s d u r i n g t h e r e c e n t y e a r s .T h e s u p e r i o r i t y o f m a s s s p e c t r o m e t r y l i e s i n p r o v i d i n g t h e t h r o u g h -p u t a n d t h e m o l e c u l a r i n f o r m a t i o n ,w h i c hn o o t h e r t e c h n o l o g y c a n b e m a t c h e di np r o t e o m i c s .I nt h i s r e v i e w ,w e m a d e a g l a n c e o n t h e o u t l i n e o f m a s s s p e c t r o m e t r y -b a s e d p r o t e o m i c s .A n dt h e nw e a d d r e s s e d o n t h e a d v a n c e s o f d a t a a n a l y s i s o f m a s s s p e c t r o m e t r y -b a s e dp r o t e o m i c s ,q u a n t i t a t i v em a s ss p e c t r o m e t r y -b a s e dp r o t e o m i c s ,p o s t -t r a n s l a t i o n a l m o d i f i c a t i o n s b a s e d m a s s s p e c t r o m e t r y ,t a r g e t e d p r o t e o m i c s a n df u n c t i o n a l p r o t e o m i c s b a s e d -m a s s s p e c t r o m e t r y .K e yw o r d s :m a s ss p e c t r o m e t r y ;p r o t e o m i c s ;q u a n t i t a t i v ep r o t e o m i c s ;p o s t -t r a n s l a t i o n m o d i f i c a t i o n ;t a r g e t e d p r o -t e o m i c s ;f u n c t i o n a l p r o t e o m i c s蛋白质组学(P r o t e o m i c s )是从整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、活动规律及蛋白质与蛋白质的相互作用,是功能基因组学时代一门新的学科。

液态质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

液态质谱技术在蛋白质组学研究中的应用随着生物学的不断发展，蛋白质质谱技术也日益成熟。

目前液态质谱技术已经成为蛋白质组学研究中最常用的工具之一。

在这篇文章中，我们将探讨液态质谱技术在蛋白质组学研究中广泛应用的方方面面。

1. 蛋白质组学与液态质谱蛋白质组学是指对一个生物体内所有蛋白质进行研究的科学领域，是基因组学和蛋白质化学之间的桥梁。

蛋白质质谱技术是蛋白质组学中最重要的技术之一，旨在识别和确定一个生物样品中存在的所有蛋白质以及它们的结构与功能。

液态质谱技术已经成为蛋白质组学研究中最广泛使用的工具之一。

对于分析蛋白质，常用的是两种液相色谱技术：离子交换色谱和反向相色谱。

离子交换色谱常用于分离带有不同电荷的蛋白质，而反向相色谱则更适合于相似性较高的蛋白质的分离。

这两种技术通常与质谱技术结合使用，以用于识别和鉴定分离的蛋白质。

2. 液态质谱技术在蛋白鉴定中的应用液态质谱常用于鉴定复合样本中的蛋白质，如血清和细胞裂解物。

这种工作流程可以被描述为样品的组分分离、质量分析和定量测量。

离子交换色谱与反向相色谱被广泛用于液体色谱-质谱联用技术（LC-MS / LC-MS / MS），以检测样本中的蛋白质。

通常使用质谱分析鉴定蛋白质，包括氨基酸的组成、磷肽酸化程度等。

3. 液态质谱技术在糖蛋白研究中的应用糖蛋白是一种与糖类结合的蛋白质。

液相色谱-质谱测定糖蛋白的糖基化程度是最常用的方法之一。

这种方法有助于确定糖蛋白的结构和功能，便于糖蛋白的研究。

4. 液态质谱技术在蛋白质定量中的应用液态质谱技术已被证明是一种极为精确且可靠的蛋白定量方法，主要包括四种差异凝胶电泳、定量反转标记、定量化学标记和定量双重标记法。

这些方法的共同点是其需要将样品分为几组，之后进行质谱分析质量的鉴定和量化，以确定样品中蛋白质的浓度。

5. 液态质谱技术在蛋白质结构分析中的应用通过质谱技术，可以鉴定样品中的各种蛋白质结构。

质谱是一种非常灵敏的方法，可检测到非常小的蛋白质变化。

生物质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

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１ｈｎｏｇＹｕｈｎｅｐｅｓＨｏｐｔｌ．ＳａｄｎｃｅｇＰｏｌ＂ｓｉ，Ｙｕｈｎ５２０．ＳａｄｎｄｃｎｌＢｏｅｈｏｏｙＣｅｔｒｉａ５０２ａｃｅｇ２１０；２ｈｎｏｇＭｅｉｉａｉｔｃｎｌｇｎｅ，Ｊｎｎ２０６；３ｉａｈｅｍｉｇＥｅＨｏｐｔｌｉａ５０２．ＪｎｎＳｉｒｎｙｓｉ，Ｊｎｎ２００；Ｃｈｎａｉａ
ｔｓｅＲｅｅｔ，ｔｅｆｃｓａｈｆｄｏｔｅｄｖｌｐｎｆｍｅｈｄａａｌｏａｕｎ，ｏｒｔｏ－ｉｅｓａｅｉｕ．ｓｃｎｌｙｈｏｕｈｓｓｉｅｔｈｅｅｏｍｅｔｏｔｏｓｃｐｂｅｆｍｅｓｒｇｔｉｎａｐｏｅｍｅｗｄｃｌ，ｐｏｅｉｓｏｒｔｉｓｔａｅｅｔｆｎｔｎｎｄｎｍｉｓｉｃｕｉｇｒｐｒｅｆｐｏｅｎｈｔｒｆｃｕｃｉｓａｄｙａｃｎｌｄｎｍｏｉｃｔｎ，ｉｔｒｃｉｎｎＳｎｔｌｏｄｆａｉｓｎｅａｔｓａｄＯｏ．Ｄｅｅｏｍｅｔｆｉｏｏｖｌｐｎｓｏｎｖｌｎｔｍｅｔｎａｐｏｒａｅｏｉａｉｎｅｈｉｕｓｂｓｄｎｉｅｅｔｏｅｉｓｒｕｎｓａｄｐｒｐｔｉｉｎｚｔｔｃｎｑｅａｅｏｄｆｒｎｍａｓｓｅｔｍｅｒｅｈｉｕｓｈｖｓａｌｈｄｏｆｓｐｃｒｏｔｉｔｃｎｑｅａｅｅｔｂｉｅｃｓｍａｓｓｅｔｍｅｒｓａｎｉｐｎａｌｅｈｏｏｙｏａｄｍａｙｏｈｓｔｏｓｈｐｔｎｉｌｆｒｃｒｎｔｏｓｔｎｓｐｃｒｏｔａｎｉｄｓｅｓｂｅｔｃｎｌｇｔｗｒｎｆｔｅｅｍｅｈｄ．Ｔｅｏｅｔｏｕｅｔｍｅｈｄｏｕ — ｙａｃｖｒｎｗｔｐｓｏｎｏｍａｉｎａｄｔｅｃｄｂｏｏｉａｓｓｅｔｍｏｅｕａｅｅｏｅｅｙｅｆｉｆｒｔｎｏｎｏｅｉｌｇｃｌｙｔｍｓａａｏｌｃｌｒｌｖｌｍａｅｍａｓｐｃｒｍｅｒｎｐｏｋｓｓｓｅｔｏｔａｄｒ— ｙｔｏｃｍｏｇｔｅｍｏｔｘｉｎｎｉｏａｔｅｅｒｈｔｅｓａｔｅｐｅｅｔｔ．Ｉｔｉａｉｌ，ｔｅｂｓｃｐｎｉｌｓｅｍｉｓａｎｈｓｅｃｔｇａｄｍｐｒｎｒｓａｃｈｍｅｔｈｒｓｎｉｉｔｍｅｎｈｓｒｃｅｔｈａｉｒｃｐｅｉａｄｌｔｏｕｅｔｍａｓｓｅｔｍｅｒｔｏｓｔａｒｈａｉｏｒｔｏｃｎｌｓｓｗｒｕｎｉｓｆｃｒｎｓｐｃｒｍｉｏｔｃｍｅｈｄｈｔａｅｔｅｂｓｓｆｒｐｏｅｍｉｓａａｙｉｅｅｓｍｍａｚｄｏｅｈｒｗｉｉｉｒｅ，ｔｇｔｅｔｈａｄｓｒｔｎｏｈｅｅｏｍｅｔｏｅｅｒｔｏｃｔｔｇｅｒｐｔｉｄｎｉｃｔｎｅｃｐｉｆｔｅｄｖｌｐｎｆｎｗｒｐｏｅｍｉｓｓｒｅｉｓｆｒｅｎｉｅｔｉａｉ．ｉｏａｏｏｆｏ

质谱分析在蛋白质组学研究中的应用

质谱分析在蛋白质组学研究中的应用【摘要】：随着蛋白质组学的发展，各种研究技术层出不穷，现如今主要就有两种蛋白质研究技术，即二维电泳和质谱。

但这两种方法还可以和其他方法联用已取得更好的研究结果。

本文就质谱分析技术的特点、方法及其在蛋白质分析中的应用作了简要综述。

关键词：质谱分析，蛋白质，质谱测序蛋白质是生命的物质基础，没有蛋白质就没有生命。

因此，它是与生命及与各种形式的生命活动紧密联系在一起的物质。

机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。

蛋白质占人体重量的16%~20%，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质9.6~12kg。

人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。

自约翰.芬恩和田中耕一发明了对生物大分子进行确认和结构分析的方法及发明了对生物大分子的质谱分析法以来，随着生命科学及生物技术的迅速发展，生物质谱目前已成为有机质谱中最活跃、最富生命力的前沿研究领域之一[1]。

它的发展强有力地推动了人类基因组计划及其后基因组计划的提前完成和有力实施。

质谱法已成为研究生物大分子特别是蛋白质研究的主要支撑技术之一，在对蛋白质结构分析的研究中占据了重要地位[2]。

1．质谱分析的特点及方法质谱分析用于蛋白质等生物活性分子的研究具有如下优点：很高的灵敏度能为亚微克级试样提供信息，能最有效地与色谱联用，适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定，同时具有准确性、易操作性、快速性及很好的普适性。

近年来涌现出较成功地用于生物大分子质谱分析的软电离技术主要有下列几种：1)电喷雾电离质谱；2)基质辅助激光解吸电离质谱；3)快原子轰击质谱；4)离子喷雾电离质谱；5)大气压电离质谱。

在这些软电离技术中，以前面三种近年来研究得最多，应用得也最广泛[3]。

2．蛋白质的质谱分析蛋自质是一条或多条肽链以特殊方式组合的生物大分子，复杂结构主要包括以肽链为基础的肽链线型序列及由肽链卷曲折叠而形成三维结构。

质谱技术在蛋白质组学中的应用

质谱技术在蛋白质组学中的应用随着科技的不断发展，质谱技术在生物学领域的应用越来越广泛。

在蛋白质组学中，质谱技术被广泛应用于蛋白质的鉴定、定量、结构分析等方面。

本文将介绍质谱技术在蛋白质组学中的应用。

一、蛋白质的鉴定蛋白质组学的核心之一是蛋白质鉴定。

传统的蛋白质鉴定通常采用电泳、免疫学等技术，但这些技术存在许多限制，比如不能直接鉴定低摩尔质量的蛋白质、不能鉴定扩增的同源蛋白质等。

质谱技术则可以克服这些限制，通过离子化和分离技术将蛋白质分离并进行鉴定。

最常见的质谱技术是MALDI-TOF，它可以高效地检测出低丰度的蛋白质，并可以鉴定脱水、脱乙酰基等化学修饰对鉴定结果的影响。

二、蛋白质的定量蛋白质组学中的另一个问题是如何定量蛋白质。

蛋白质的定量方法包括贡献系数法、放射性定量法、非放射性定量法等。

但是这些方法都存在一定的局限性，比如准确性不高、操作复杂、不能直接测量蛋白质浓度等。

质谱技术可以通过分析蛋白质荷质比（m/z）和峰面积来定量蛋白质。

其中，定量方法主要包括AQUA、MRM和SILAC等。

这些高通量定量方法不仅具有高灵敏度且快速可靠，而且可以同时测量多个蛋白质，提高了定量的效率和准确性。

三、蛋白质的结构分析质谱技术在蛋白质结构分析方面也有独特的应用。

蛋白质的序列和二级结构信息可以通过质谱技术进行分析。

蛋白质序列的信息可以通过PMF（基于质量信号的谱图）和PSD（基于碎片信号的谱图）得到。

而蛋白质的二级结构信息可以通过CD（圆二色谱）、FTIR（傅里叶变换红外光谱）和NMR（核磁共振）等技术得到。

此外，质谱技术还可以用于分析蛋白质的外介体如糖基化修饰等，从而得出完整的蛋白质结构信息。

四、蛋白质组学中的应用举例在生物研究方面，质谱技术的应用举例不胜枚举。

例如，蛋白质家族的发现和定量研究、疾病的诊断和治疗、药物的发现和开发等，都需要质谱技术的支持。

以代谢组学为例，质谱技术可以定量测定代谢产物，从而更好地了解代谢通路和生成的代谢物等信息。

质谱技术在蛋白质组学研究中的应用

基于质谱的定量蛋白质组学研究在整体水平上研究蛋白质的定量分析被称为定量蛋白质组学
基于质谱翻译后修饰蛋白质组学研究蛋白质的翻译后修饰控制着基因型和表型的许多生物学过程，质谱是研究蛋白质化学修饰的关键技术，可以定位修饰位点、定量化学修饰蛋白及检测新型结构
应用
基于串联质谱蛋白质组学的数据解析通过蛋白酶酶解多肽混合物后进入多维液相色谱预分离，在一级质谱中进行肽段离子化，被选的母离子在碰撞室内经碰撞诱导解离片段化所产生子离子片段离子谱而获得的。基于质谱的功能蛋白质组学研究如表面等离子共振、蛋白质芯片、噬菌体展示所获得的数据需要用质谱技术进行鉴定与已知蛋白相互作用的未知蛋白质，其可以在几个小时内鉴定数干种蛋白质，并结合生物信息学对数据进行整合和解释目标蛋白的功能。

蛋白图谱
用化学探针或酶解使蛋白或肽从N 使蛋白或肽从端或C 端逐一降解下氨基酸残基，氨基酸残基，形成相互间差一个氨基酸残基的系列肽，酸残基的系列肽，名为梯状测序，名为梯状测序，经质谱检测，质谱检测，由相邻峰的质量差知道相应氨基酸残基
L/O/G/O
Thank You!

仪器体积重量大、售价高、速度慢、维护复杂、费电
缺点 04 很高的灵敏度 01
能为亚微克级样品提供信息
能最有效地与色谱联用 02
具有准确性、易操作性、快速性及很好的普适性。
应用 03
适用于复杂体系中痕量物质的鉴定或结构测定

质谱分析的方法
电喷雾电离质谱基质辅助激光解吸电离质谱快原子轰击质谱大气压电离质谱

质谱法一般原理
化合物分子在高真空条件下气化成气态分子。气态分子经一定能量的电子流轰击后失去一个电子成为带正电荷的离子称为离子分子。离子分子进一步碎裂为碎片离子(带正电)。这些带正电荷的离子在电场与磁场的综合作用下，按照各自质荷比(m/z)的大小依次被收集并记录成谱，叫质谱。用质谱进行定性、定量分析及研究分子结构的方法称为质谱法。

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第35卷　第1期2011年1月南京林业大学学报(自然科学版)J o u r n a l o f N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c e E d i t i o n )V o l .35,N o .1J a n .,2011h t t p ://w w w .n l d x b .c o m [d o i :10.3969/j .i s s n .1000-2006.2011.01.024]　收稿日期:2009-12-31 修回日期:2010-10-26　基金项目:国家自然科学基金项目(31000287);江苏省高校自然科学基础研究项目(10K J B 220002)　作者简介:甄艳(1976—),副教授,博士。

＊施季森(通信作者),教授。

E -m a i l :j s h i @n j f u .e d u .c n 。

　引文格式:甄艳,施季森.质谱技术在蛋白质组学研究中的应用[J ].南京林业大学学报:自然科学版,2011,35(1):103-108.质谱技术在蛋白质组学研究中的应用甄　艳,施季森＊(南京林业大学,林木遗传与生物技术省部共建教育部重点实验室,江苏　南京　210037)摘要:随着蛋白质组学研究的迅速发展,质谱技术已成为应用于蛋白质组学研究中的强有力工具和核心技术。

质谱技术的先进性在于为蛋白质组学研究提供的通量和分子信息。

关键词:质谱;蛋白质组学;定量蛋白质组学;翻译后修饰;定向蛋白质组学;功能蛋白质组学中图分类号:Q 81 文献标志码:A 文章编号:1000-2006(2011)01-0103-06A p p l i c a t i o n o f m a s s s p e c t r o m e t r y i n p r o t e o m i c s s t u d i e sZ H E NY a n ,S H I J i s e n＊(K e y L a b o r a t o r y o f F o r e s t G e n e t i c s a n d B i o t e c h n o l o g y M i n i s t r y o f E d u c a t i o n ,N a n j i n g F o r e s t r y U n i v e r s i t y ,N a n j i n g 210037,C h i n a )A b s t r a c t :W i t ht h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f p r o t e o m i c s ,m a s s s p e c t r o m e t r y i s m a t u r i n g t o b e a p o w e r f u l t o o l a n dc o r e t e c h -n o l o g y f o r p r o t e o m i c s s t u d i e s d u r i n g t h e r e c e n t y e a r s .T h e s u p e r i o r i t y o f m a s s s p e c t r o m e t r y l i e s i n p r o v i d i n g t h e t h r o u g h -p u t a n d t h e m o l e c u l a r i n f o r m a t i o n ,w h i c hn o o t h e r t e c h n o l o g y c a n b e m a t c h e di np r o t e o m i c s .I nt h i s r e v i e w ,w e m a d e a g l a n c e o n t h e o u t l i n e o f m a s s s p e c t r o m e t r y -b a s e d p r o t e o m i c s .A n dt h e nw e a d d r e s s e d o n t h e a d v a n c e s o f d a t a a n a l y s i s o f m a s s s p e c t r o m e t r y -b a s e dp r o t e o m i c s ,q u a n t i t a t i v em a s ss p e c t r o m e t r y -b a s e dp r o t e o m i c s ,p o s t -t r a n s l a t i o n a l m o d i f i c a t i o n s b a s e d m a s s s p e c t r o m e t r y ,t a r g e t e d p r o t e o m i c s a n df u n c t i o n a l p r o t e o m i c s b a s e d -m a s s s p e c t r o m e t r y .K e yw o r d s :m a s ss p e c t r o m e t r y ;p r o t e o m i c s ;q u a n t i t a t i v ep r o t e o m i c s ;p o s t -t r a n s l a t i o n m o d i f i c a t i o n ;t a r g e t e d p r o -t e o m i c s ;f u n c t i o n a l p r o t e o m i c s 蛋白质组学(P r o t e o m i c s )是从整体水平上研究细胞内蛋白质的组成、活动规律及蛋白质与蛋白质的相互作用,是功能基因组学时代一门新的学科。

目前蛋白质组学的研究主要有两条路线:一是基于双向电泳的蛋白质组学;二是基于质谱的蛋白质组学,其中基于双向电泳的蛋白质组学研究路线最终也离不开质谱技术的应用。

自20世纪80年代末,两种质谱软电离方式即电喷雾电离(e l e c t r o s p r a y i o n i z a t i o n ,E S I )和基质辅助激光解析离子化(m a -t r i x a s s i s t e d l a s e r d e s o r p t i o n i o n i z a t i o n ,M A L D I )的发明和发展解决了极性大、热不稳定蛋白质和多肽分析的离子化和分子质量大的测定问题[1],蛋白质组学研究中常用的质谱分析仪包括离子阱(i o nt r a p ,I T ),飞行时间(t i m e o f f l i g h t ,T O F ),串联飞行时间(T O F -T O F ),四级杆/飞行时间(q u a d r u p o l e /T O F h y b r i d s ),离子阱/轨道阱(I T /o r b i t r a ph y b r i d )和离子阱/傅里叶变换串联质谱分析仪(I T /F o u r i e r t r a n s f o r m i o n c y c l o t r o nr e s o n a n c em a s s s p e c t r o m e t e r s h y b r i d s ,I T /F T M S ),这些质谱仪具有不同的灵敏度、分辨率、质量精确度和产生不同质量的M S /M S 谱[2]。

质谱作为蛋白质组学研究的一项强有力的工具日趋成熟,并作为样品制备及数据分析的信息学工具被广泛地应用。

因此,有学者指出质谱技术已在蛋白质组学研究中处于核心地位[3]。

目前在通量及所包含的分子信息内容上,基于质谱的蛋白质组学技术在细胞生物学研究中可以鉴定和量化南京林业大学学报(自然科学版)第35卷特定细胞生命过程中的功能性分子,例如质谱技术可在一次研究中鉴定几千个蛋白质分子,并可以给出蛋白质存在的分子修饰状况[4];质谱分析还可以用于了解蛋白质与蛋白质之间的相互作用。

因此,有学者认为基于质谱的蛋白质组学最终可以进行整个生物系统的蛋白质表达水平的研究,并认为蛋白质组学可以成为“新基因组学”[5]。

笔者主要综述质谱在蛋白质组学的应用。

1　基于质谱的定量蛋白质组学研究蛋白质组学最初的研究焦点是蛋白质的鉴定,最近基于质谱发展起来的平台有利于研究细胞内蛋白质组分数量变化。

在整体水平上研究蛋白质的定量分析被称为定量蛋白质组学(q u a n t i t a t i v e p r o t e o m i c s),对于系统地理解每个蛋白质组分的分子功能有着重要的作用,将为各种生物学过程和生物系统提供新的见解[6]。

蛋白质组是复杂多变的,即使在一个细胞中不同生理或病理条件下,蛋白质的表达也不相同。

目前质谱越来越多地被用于蛋白质或肽的相对或绝对定量的研究。

典型的基于质谱定量蛋白质组学研究可用质谱谱图特征(谱峰的强度,质/荷比和出峰的时间)、肽的特征(来源相同肽离子的质量同位素峰)、或肽(相同肽不同电荷状态的多个肽特征)来表示[6-7]。

定量蛋白质组学技术可以分为两类,即标记定量技术和非标记定量技术。

定量蛋白质组学研究的目的是通过比较多个样品质谱相关信息的丰度变化进行定量,且通过控制假阳性率(f a l s e-d i s c o v e r y r a t e, F D R)提供差异丰度特征的最大程度列表。

定量蛋白质组学工作流程可分为3类,即稳定同位素标签、谱峰计算和谱峰特征分析。

1.1　稳定同位素标签稳定同位素标签是一种标记定量技术,用稳定同位素标记蛋白质样品﹑混合样品﹑酶解、质谱分析,并分为体内标记技术和体外标记技术。

例如体内标记技术稳定同位素标记氨基酸细胞培养(s t a-b l e i s o t o p e l a b e l i n g w i t h a m i n o a c i d s i nc e l l c u l t u r e, S I L A C),在培养介质中加入稳定同位素标记的氨基酸进行蛋白质的鉴定和定量,但是该技术只能对可培养的样品进行定量分析[8]。