生物质谱——蛋白质组学研究的肱股之臣【首都科技条件平台北京大学课程回顾--第三期】

2017年11月29日，由北京大学、北京北达燕园微构分析测试中心有限公司、首都科技条件平台检测与认证领域中心（北京科学仪器装备协作服务中心）主办，安特百科（北京）技术发展有限公司（分析测试百科网）协办，题为“生物质谱在蛋白质组学研究中的应用”的讲座在北京大学化学与分子工程学院化学楼A201报告厅举办，企业代表及行业专家学者参与了此次讲座。

北京大学分析测试中心、美国密西根大学分析化学博士 周文

此次讲座主讲人为北京大学分析测试中心、美国密西根大学分析化学博士周文，讲座分为三个部分，第一部分介绍了质谱的原理，然后是质谱在蛋白质组学研究中的应用，最后带领观众参观了北京大学分析测试中心质谱实验室并讲解了实验室的应用范围。

质谱原理：

质谱仪是非常精密的大型仪器，有非常多的附件在其中，周文博士以Obitrap为例，主要讲解了两部分的内容：首先是离子源， John Fenn和Koichi Tanaka两位科学家分别凭借ESI和MALDI获得2002诺贝尔化学奖。在ESI和MALDI广泛应用之后，相当于给生物大分子蛋白研究这头大象插上了翅膀，才有了蛋白质组学比较蓬勃的发展。其次周文博士讲解了质量分析器。质量分析器种类很多，在蛋白质组学分析中，主流的是一类是轨道阱Orbitrap，优点为分辨率高、精度高、灵敏度高。现在灵敏度和精度最高的是FTMS，Orbitrap相较于FTMS的优势是维护和使用上相对比较容易，所以Obitrap现在作为蛋白质组学研究的一类主流的使用仪器。

质谱在蛋白质组学中的应用：

蛋白质组学的实验流程：通过酶进行蛋白质特异位点的酶切，生成几十上百的肽段。肽段进入液质联用，得到质谱一级母离子谱图和二级碎片谱图，然后做数据库比对，可确定肽段序列和修饰位点，并通过数图谱数、同位素标记、数据非依赖采集等方式进行蛋白质定量。

之后周文博士举了相关实例

案例一，未知蛋白的鉴定：未知蛋白经过酶切成肽段，肽段进入LC-MS得出谱图，搜索蛋白库，没有结果。测序High five细胞株转录组（High five昆虫细胞：常用于杆状病毒表达载体系统的重组蛋白表达），预测全蛋白序列，重新搜库，最后查到相对应的蛋白。

案例二，蛋白质修饰位点的鉴定：蛋白质翻译后修饰在众多生命活动中都起到非常重要的调控作用。使用质谱鉴定翻译后修饰存在以下难点：修饰率低，修饰不稳定。对于修饰率低的问题，解决方案是富集含有修饰的肽段；对于修饰不稳定问题，解决方式是使用不同解离方式：CID/HCD。ETD在分析比较脆弱的修饰有其独特的优势。

CID/HCD与ETD碎裂方式的对比图

案例三，基于二甲基化反应的相对定量：Hela细胞经过非天然糖代谢标记、富集蛋白，进行蛋白质酶切，肽段经过二甲基标记，得到轻组和重组肽段，1:1混合后进行二维液相色谱/质谱分析，完成蛋白质的定量。

北京大学分析测试中心质谱实验室

北京大学分析测试中心现有仪器：傅里叶变换高分辨质谱仪、轨道阱质谱仪、飞行时间质谱、三重四级杆质谱仪、高分辨气质联用仪、离子淌度质谱仪等，讲座结束后，周文邀请与会人员参观分析测试中心，专家学者就质谱相关的问题与周文详细探讨。

专家学者参观北京大学分析测试中心质谱室

分析测试网供稿