2022-05-14 01:55:30, 小迈 武汉迈特维尔生物科技有限公司
近年来,随着技术的不断进步,蛋白质组逐步从方法学研究进入到了实际应用阶段,并在包括精准医学在内的各个研究领域中大放异彩。
然而相比技术上更加成熟的基因组和转录组测序而言,蛋白质组学技术在通量、灵敏度和定量可靠性方面仍然有比较明显的差距,而这些差距的根本原因,还是在于蛋白质组的复杂度极高,而质谱仪的分离和检测能力有限,主要为扫描速度和灵敏度限制了蛋白质的检出。以DDA检测模式为例,在一次实验中共检测到101726个信号,仅17%信号可用于采集二级图谱,仅9.6%的信号可被鉴定出来。
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DDA模式信号检出直方图(AnnetteMichalski,et al,2011)
为应对蛋白质组学挑战,4D蛋白质组学技术应运而生。
基于质谱的蛋白质组学研究,其基本原理主要是通过对被测样品离子的理化性质的测定来进行分析,根据样品的质量谱图和相关信息能够得到定性定量结果。4D蛋白质组学在传统3D保留时间(retentiontime)、质荷比(m/z)、离子强度(intensity)这三个维度分离基础之上增加了第四维肽段的碰撞截面积(CCS)--离子淌度(mobility)的分离,重新定义了蛋白质组学的分析标准。
✦扫描速度快:> 120 Hz MS/MS (实际样本分析扫描速度最快的质谱仪)
✦更高的灵敏度:较其他蛋白质组学仪器增加20x
✦更高的专属性:离子淌度分离提高谱图可靠性
✦更稳定的性能:4个月不需仪器内部清洗,有利于大队列样本检测
✦实时数据库检索引擎:数据采集与检索同步进行(节省数据分析时间)
4D蛋白质组学高灵敏度和扫描速度优势,使蛋白质鉴定质量、数量和通量都有大幅度提升,最大可能的满足老师研究需求,接下来我们来看下4D蛋白质组实测数据。
1. 低样本量检出有保证(高灵敏度)
下图为蛋白质样本量改变后检出情况,每个上样量梯度进行三针技术重复。从图中可以看出随着样本量从1ng到200ng的增加,蛋白质检出数量不断增加,当样本量增加到200ng时,蛋白质检出已达到6498个,比较可观的水平。
部分老师可能对蛋白质样本量没有概念,我们这里来具体讲解4D蛋白组和传统蛋白组蛋白质样本量区别。传统蛋白组实验样本量为μg级别,样本量大,部分老师取样困难,无法进行蛋白组学检测,而4D蛋白质组适用于各种微量样本。以外泌体为例,最低需要2ml血浆,即5ml全血,大部分医学研究使用动物模型为小鼠,可获得血液样本较少。4D蛋白组最低蛋白量可低至200ng,为普通蛋白质组样本量的十分之一,为研究外泌体蛋白组带来希望。
2.有效降低实验周期,大队列样本检测有保证
4D蛋白质组为高效、高通量色谱分离技术,可实现高通量且不牺牲蛋白覆盖深度的实验方案。以实际数据为例,以200ngHela细胞裂解液为进样量,每天200个样本检测通量,结果表明可鉴定蛋白质数量为5056个,有效保证蛋白覆盖深度。普通蛋白组检测通量基本在20个每天,4D蛋白质组检测通量可提升至普通蛋白组的10倍,有效降低实验周期,保证定量稳定性,使实验结果更准确,尤其适用于大队列样本。
3.定性更准确
在4D蛋白质组介绍部分,描述了其对蛋白质分离模式为4维,4维模式有效降低蛋白组数据复杂程度,可提高蛋白鉴定的精确度。尤其是生物样本的蛋白质组成复杂,存在大量的共洗脱现象,在很小的保留时间内却存在大量共洗脱肽,质量差异(m/z)小。而离子淌度可对质量差异小的肽段进行区分(离子迁移率不同),实现更精准的鉴定。
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以蛋白质修饰鉴定为例,相同蛋白质修饰位点不同,质荷比相差微乎其微,质谱无法很好区分,且色谱阶段易共流出,4D蛋白质组利用无惧以上问题,可利用离子淌度有效区分不同修饰位点蛋白质,轻松鉴定上万条修饰肽段,比任何传统高分辨组学仪器高50-100%。
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4D蛋白质组区分不同磷酸化位点蛋白质
4.定量更准确
4D蛋白质组仪器稳定性更好,从而使定量结果更加准确。对连续96针样本进行检测,1-96针样本间相关系数平均达0.95,第1针与第96针样本相关性系数高达0.99,并随机抽取7个肽段查看其响应情况,图片显示这7个肽段在实验过程中响应平稳。以上种种结果都表明4D蛋白质组检测更稳定,定量更准确。
综上所述,timsTOF Pro带来的采集速度与灵敏度的同时提升,使得其在短梯度下也能实现蛋白深度覆盖,结合其在大队列样本分析中展现出的卓越稳定性。迈维代谢继斥资千万引进引进timsTOF Pro 2,为蛋白质组研究提供更好的服务。
timsTOF Pro 2实景图
迈维代谢联合业界知名蛋白质组专家学者共同探讨4D蛋白质组研究的热点方向,5月12号开播,欢迎踊跃报名。
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