蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定的方法與流程

蛋白質(zhì)根據(jù)樣品的純度，鑒定精度的要求不同，可以分為對一級質(zhì)譜，二級質(zhì)譜（即串聯(lián)質(zhì)譜）。很多剛接觸蛋白質(zhì)鑒定的新手很可能對一級、二級質(zhì)譜鑒定方法還不太了解。在這期文章中，小編就通過蛋白質(zhì)鑒定的流程來系統(tǒng)地幫大家梳理一下蛋白質(zhì)鑒定的基礎(chǔ)知識，幫助大家選用適合的蛋白質(zhì)鑒定方法。

如下圖所示，蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定一般都包含幾個過程：蛋白質(zhì)分離、蛋白質(zhì)酶切、一級質(zhì)譜鑒定、二級質(zhì)譜鑒定。蛋白質(zhì)分離是指蛋白質(zhì)從細(xì)胞中分離純化的過程，在進(jìn)入質(zhì)譜儀分析前需要對純化的蛋白質(zhì)酶切成多肽片段，經(jīng)過一級、二級兩個層級的質(zhì)譜分析對蛋白質(zhì)進(jìn)行逐級分析，隨著層級的加深，蛋白質(zhì)序列分析的精度，蛋白質(zhì)鑒定的準(zhǔn)確度也得到提升。

蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定

蛋白分離純化
在對細(xì)胞中的蛋白質(zhì)分析鑒定前，首先需要對細(xì)胞進(jìn)行破碎，將總蛋白質(zhì)分離提純，接著再將目標(biāo)蛋白分離出來，進(jìn)行進(jìn)一步分析。然而在蛋白質(zhì)分離純化的過程中也有一下可能影響后續(xù)蛋白質(zhì)鑒定效率的因素需要考慮：

1. 蛋白質(zhì)濃縮

蛋白質(zhì)樣品可以用沉淀，膜分離，分離柱，冷凍干燥等各種方式進(jìn)行濃縮， 具體蛋白濃縮方法應(yīng)根據(jù)樣品的特點(diǎn)進(jìn)行選擇，可用SDS樣品液從色譜樣上中洗脫蛋白，從而保持樣本體積較小。
2. 蛋白質(zhì)凝膠電泳

對于SDS- PAGE，傳統(tǒng)的Laemmli式，三甘氨酸凝膠及其各種改進(jìn)型的凝膠，如二，三凝膠或三鹽酸凝膠， 都可以兼容于蛋白質(zhì)鑒定。各種凝膠濃度也沒有限制。用戶選擇凝膠的類型，應(yīng)根據(jù)能夠?qū)崿F(xiàn)對樣本的更好的分離效果而定。 出于未知原因，三，黃酮凝膠與蛋白質(zhì)識別的相容性要差一些。
3. 蛋白質(zhì)凝膠染色

傳統(tǒng)的考馬斯（G250或R - 250）染色劑能夠有效地對蛋白質(zhì)的染色。膠狀考馬斯染色劑包有更低的檢測范圍 (~5 ng BSA)。其他的染色方法，如鋅/銅染色，熒光染料染色，銀染色法都是可以用于蛋白質(zhì)鑒定。
4. 蛋白條帶切割

凝膠在切割過程中應(yīng)避免與手，燈箱， 或任何其他可能的角蛋白污染源直接接觸。在切割蛋白膠帶適應(yīng)盡量避免割下空白凝膠（它可能降低酶切的消化效率和多肽的回收率）。 將每個凝膠帶置于干凈的，1.5毫升的微型離心管并給每個樣本小心地做上標(biāo)簽。

蛋白質(zhì)酶切消化
蛋白質(zhì)在質(zhì)譜鑒定前通常需要經(jīng)過蛋白質(zhì)酶切消化步驟，將大分子蛋白質(zhì)酶切成多肽片段，以便于提升質(zhì)譜鑒定的精度。蛋白質(zhì)酶切通常選用胰蛋白酶進(jìn)行蛋白質(zhì)酶切處理，有時也會根據(jù)預(yù)測的蛋白質(zhì)序列選測多種其他蛋白酶進(jìn)行酶切。蛋白質(zhì)經(jīng)過蛋白酶的酶切消化后成肽段混合物，再經(jīng)過高效液相色譜對多肽片段進(jìn)行初步分離，以進(jìn)一步提升質(zhì)譜鑒定的準(zhǔn)確度。

蛋白質(zhì)一級質(zhì)譜鑒定
蛋白質(zhì)一級質(zhì)譜鑒定主要便是通過測定蛋白質(zhì)酶切產(chǎn)生的肽段質(zhì)量圖譜，即肽質(zhì)指紋譜（peptide mass fingerprint，PMF），再將測定的肽質(zhì)量與數(shù)據(jù)庫中理論肽質(zhì)量相配比（理論肽是由實(shí)驗(yàn)所用的酶來"斷裂"蛋白所產(chǎn)生的）。配比的結(jié)果是按照數(shù)據(jù)庫中肽片段與未知蛋白共有的肽片段數(shù)作一排行榜，"冠軍"肽片段可能代表一個未知蛋白。若冠亞軍之間的肽片段存在較大差異，且這個蛋白可與實(shí)驗(yàn)所示的肽片段覆蓋良好，則說明正確鑒定的可能性較大。

肽段在質(zhì)譜分析前首先經(jīng)過離子化，時肽段帶上一定量的電荷。通過檢測器分析，可得到各肽段的質(zhì)荷比（m/z），從而得知各肽段的相對分子質(zhì)量。目前常用的離子化的方法有兩種：基質(zhì)輔助激光解析電離（MALDI）和電噴霧電離（ESI）。MALDI電離的基本原理是將蛋白樣品點(diǎn)在基質(zhì)分子中并形成晶體，當(dāng)用激光照射晶體時，由于基質(zhì)分子經(jīng)輻射所吸收的能量，導(dǎo)致能量蓄積并迅速產(chǎn)熱，從而使基質(zhì)晶體升華，致使基質(zhì)和分析物膨脹并進(jìn)入氣相。MALDI所產(chǎn)生的質(zhì)譜圖多為單電荷離子，因而質(zhì)譜圖中的離子與多肽和蛋白質(zhì)的質(zhì)量有一一對應(yīng)關(guān)系。ESI電離是在毛細(xì)管的出口處施加一高電壓，產(chǎn)生的高電場使從毛細(xì)管流出的液體霧化成細(xì)小的帶電液滴，隨著溶劑蒸發(fā)，液滴表面的電荷強(qiáng)度逐漸增大，液滴崩解為大量帶一個或多個電荷的離子，致使分析物以單電荷或多電荷離子的形式進(jìn)入氣相。

蛋白質(zhì)質(zhì)譜鑒定流程

蛋白質(zhì)串聯(lián)質(zhì)譜鑒定
在第一階段進(jìn)行肽質(zhì)指紋鑒定之后，一個有意義且豐度高的肽片段在質(zhì)譜儀被選作"母離子"，母離子飛行至耳機(jī)質(zhì)譜反應(yīng)器中碰撞碎裂為"子離子"。在反應(yīng)器中，用逐漸降低的電壓可測量至檢測器的不同大小的片段。 連續(xù)的片段間差異即是肽片段的氨基酸質(zhì)量。由氨基酸的質(zhì)量可以推測出氨基酸的類別以及氨基酸上面可能發(fā)生的翻譯后修飾。連續(xù)測得的氨基酸序列組成肽序列標(biāo)簽。然后，使用多個肽序列標(biāo)簽與數(shù)據(jù)庫中蛋白質(zhì)的序列進(jìn)行比對，鑒定出目的蛋白質(zhì)。

百泰派克技術(shù)平臺

檢測分析平臺：多臺高分辨率質(zhì)譜儀、高效液相色譜、氣相色譜，NMR。

蛋白質(zhì)組分析平臺：Label-free、iTRAQ、SILAC、SWATH、MRM；蛋白質(zhì)定性定量鑒定、蛋白質(zhì)差異分析、發(fā)現(xiàn)疾病標(biāo)記物、發(fā)現(xiàn)藥物靶標(biāo)。

代謝組分析平臺：靶向代謝組學(xué)、非靶向代謝組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)分析；通量達(dá)1000種代謝分子、代謝通路分析、代謝靶標(biāo)鑒定。流式細(xì)胞多因子檢測平臺：CBA、FlowCytomix；微量樣品需求，分析多種細(xì)胞因子。

蛋白質(zhì)從頭測序平臺：Obitrap Fusion Lumos質(zhì)譜儀、PEAKS軟件分析；100%序列測定，精準(zhǔn)蛋白、抗體測序。

生物制藥分析平臺：生物藥物鑒定、變異性分析、純度分析。

流式細(xì)胞多因子檢測平臺：CBA、FlowCytomix；微量樣品需求，分析多種細(xì)胞因子。