基于質譜的蛋白質鑒定，第 1 節：蛋白質鑒定技術簡介

　蛋白質組學（Proteomics）的分析一般可分為四類分析方法：（i）快速而簡單的分析方法，用于從復雜混合物中純化少量蛋白質；（ii）快速而靈敏的方法，可從目標蛋白質中獲取少量但足夠的結構信息 （iii）獲取拓展的蛋白質或 DNA 序列數據庫，以及（iv）能夠通過計算機算法將DNA 序列信息與各種類型的蛋白質結構信息結合起來，例如 N 末端蛋白質或內部肽序列，氨基酸組成，肽質量指紋圖，MS 片段圖譜或所選肽的序列標簽。

　高分辨率凝膠電泳（2-D 凝膠電泳是目前最有效的蛋白質分離方法），自 70 年代后期就已經被用作分析工具。但一直到蛋白質樣品制備方法和測序工具得到了相當大的改進之后，二維凝膠電泳才發展成為制備性的蛋白質純化程序。蛋白質能夠通過電印跡法轉到化學惰性的膜上，可能是蛋白質微量樣品制備中最重要的步驟之一，因為它將高分辨率凝膠電泳（純化步驟）和氣體色譜（分析步驟）直接聯系在了一起。電印跡法又可以結合基于膜的埃德曼化學法形成 N 末端或內部肽序列。這種組合技術現在通常稱為微測序，因為與早期技術相比，它使樣品制備的靈敏度提高了至少 100 倍，從而可以分析低至 pmole 或 μg 級別的蛋白質。這項技術在 80 年代后期開始流行，當時聚二氟乙烯（PVDF）印跡膜已經成功商業化。同一時期，第一個 2-D 凝膠蛋白序列數據庫（實際蛋白質組學的祖先）也誕生了。但是，由于當時已知的蛋白質或 DNA序列數量很少，這些數據庫中的信息非常有限。因此，微測序法更常被用作 cDNA 克隆的起始點，而不是用于通過同源性進行蛋白質鑒定。

　隨著蛋白質，DNA 和表達序列標簽（EST）等數據庫信息在 90 年代以來的迅速增長。從頭測序變得不再那么常見，而重測序或通過比較法進行測序變得更加重要。這是生物質譜（MS）技術進入測序領域的正確時機。質譜 MS 是非常快速靈敏的技術方法，即使到了現在，MS 技術的分析速度和靈敏度仍未達到其極限。MS 技術的兩大主要領域是：基質輔助激光解吸電離/飛行時間（MALDI-TOF）質譜和電噴霧電離（ESI）質譜，這兩種方法的區別在于其電離分析物的方法，相關的樣品制備程序也不同。因此 ESI 主要與液相色譜儀器相結合，而 MALDI-TOF更適合于高通量檢測，更適合于大規模的蛋白質組學分析。隨著快速蛋白質鑒定技術的發展，對高度可重復的，可比較的，大規模二維凝膠電泳方法的需求穩步增長，也通過引入可固定的pH 梯度法得以實現。

　最后，還需要將所有的數據結合起來。氨基酸序列，肽質量指紋或肽 MS 片段數據需要被翻譯為帶注釋或無注釋基因組序列數據庫中的 DNA 序列。每個 DNA 序列可以從兩端和三個不同的開放閱讀框進行讀取。在某些表達序列標簽（EST）中，經常會出現錯誤，使得搜索變得困難。而計算機算法可以成功地解決遇到的這些挑戰，可以匹配到最接近 MS 分析獲取的結構信息對應的蛋白質或 DNA 序列片段。

　基于質譜的蛋白質鑒定系列總結，將主要集中在兩個部分：（i）如何從凝膠純化的蛋白質樣品中獲得必要的結構信息，（ii）以及如何使用此類信息鑒定蛋白質。第 2 節簡要介紹了基于常規Edman 的 N 末端或內部肽測序的方法。

　在第二部分中，我們重點介紹基于 MALDI-TOF 的蛋白質分析方法，并簡要回顧將 MS 生成的數據與數據庫中存儲的序列進行匹配的算法。

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　北京百泰派克公司采用高分辨率質譜平臺技術，包括 Thermo Fisher 的 Q Exactive 質譜儀，LTQ Orbitrap Velos 質譜儀，以及 AB SCIEX 的 6500 Q TRAP 質譜儀，結合 Nano-LC 高通量液相色譜技術，能夠對 SDS-PAGE 蛋白條帶、2D 蛋白膠點等樣品中的蛋白質進行高效精準鑒定。膠條、膠點蛋白質譜鑒定服務可保證 100%的鑒定率，否則不收任何費用。

　文獻參考：Protein identification methods in proteomics. Electrophoresis, 2000.

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