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浅谈蛋白质质谱分析方法及应用董义龙(单位：毕节学院，化学与化学工程学院，2009级化学教育本科三班,学号:06320904031）摘要：随着科学的不断发展，运用质谱法进行蛋白质的分析日益增多，本文简要的综述了肽和蛋白质等生物大分子质谱分析的特点，方法及蛋白质质谱分析的原理，方式和应用，并对其发展前景着出展望。
关键词：蛋白质质谱分析原理与方法蛋白质是生物体中含量最高，功能最重要的生物大分子，存在于所有生物细胞，约占细胞干质量的50%以上。
作为生命的物质基础之一，蛋白质在催化生命体内各种反应进行，调节代谢，抵御外来物质入侵及控制遗传信息等方面都起着至关重要的作用，因此，蛋白质也是生命科学中极为重要的研究对象。
关于蛋白质的分析研究，一直是化学家及生物学家极为关注的问题，其研究的内容主要包括分子量测定，氨基酸鉴定，蛋白质序列分析及立体化学分析等。
随着生命科学的发展，仪器分析手段的更新，尤其是质谱分析技术的不断成熟，使这一领域的研究发展迅速。
1 蛋白质组学研究的背景和意义1．1蛋白质组学的产生20世纪90年代开始的人类基因组计划(}Iuman Genome Project，HGP)是人类有史以来最伟大的认识自身的世纪工程，旨在阐明人类基因组DNA3×109核苷酸序列，希望在分子水平上破译人类所有的遗传信息。
经过各国科学家十几年的努力，HGP已取得了巨大的成绩。
在揭示基因组精细结构的同时，也凸现了基因数量有限性和基因结构的相对稳定性，这与生命现象的复杂和多交性之间存在着巨大的反差。
这种反差促使人们认识到：基因只是遗传信息的载体。
要研究生命现象，阐释生命活动的规律，只了解基因组的结构是远远不够的。
对于生命活动的主要体现者——蛋白质进行更全面和深入的研究是目前生命科学研究的迫切需要和重要任务。
后因组时代中功能基因组(Functional Genomics)的研究采用一些新的技术，如微阵列，DNA芯片对成千上万的基因表达进行分析比较，并从基因整体水平上对基因的活动规律进行阐述。
第三代测序技术与质谱测序技术的介绍和比较质谱蛋白测序质谱分析是一种测量离子质荷比的分析方法。
一级质谱主要是给出目标物的分子量，GC-MS一级谱图可以定性分析，LC-MS能用于简单的分子量测定。
二级质谱可以看出目标物的部分碎片，可以对目标物的结构进行分析。
在蛋白测序方面，一级质谱结合肽质量指纹图谱(peptide mass fingerprint，PMF)可以初步推测蛋白质的种类、序列。
PMF基本原理是将蛋白质直接从双向电泳凝胶上切下或印迹到PVDF膜上并切下，经过原位酶解得到酶解肽段，然后用质谱得到这些肽段的PMF，即获得了肽质量指纹图谱。
由于每种蛋白质氨基酸序列都不同，当蛋白质被酶解后，产生的肽片段序列也不同，其肽混合物质量数即具一定特征性。
用实测的肽段质量去查找蛋白质和核酸序列库，结合适当的计算机算法，可鉴定蛋白质。
但这种方法不能用来直接测序，必须依靠大量的数据库信息进行比对，准确率也受到限制。
串联质谱可直接用于测定肽段的氨基酸序列，其过程是从一级质谱产生的肽段中选择母离子，进入二级质谱，经惰性气体碰撞后肽段沿肽链断裂，由所得到的各肽段质量数差值推定肽段序列。
得到的质谱数据既可以通过仪器提供的软件解析，也可以进行手工解析。
在第一级质谱得到肽的分子离子,选取目标肽的离子作为母离子，与惰性气体碰撞，使肽链中的肽键断裂。
主要有三种不同的肽键断裂方式，产生6中不同的碎裂离子：即N端的a, b, c型离子与C端的x, y, z型离子. 每种断裂类型分别生成互补的两种离子, 如a-x,b-y,c-z 。
最常见的是a 型离子、b 型离子和y型离子，其他类型离子较少出现。
将这些碎片离子系列综合分析，可得出肽段的氨基酸序列。
质谱法有不少优点，还能用于翻译后修饰的分析（糖基化、磷酰化），但目前只适用于20个氨基酸以下的肽段。
此外，还存在固有的局限性，比如Leu和Ile、Lys和Gln不能区分，有些肽的固有序列不能用质谱法测定。
我公司应用ABI公司4800质谱仪为广大蛋白质研究者提供质谱分析服务。
美国ABI公司4800 plus MALDI—TOF/TOF质谱仪（基质辅助激光解吸附电离串联飞行时间质谱）具有极高的分辨率和灵敏度，灵敏度只需要纳克级的蛋白质。
蛋白质质谱分析常规项目包括：·蛋白质鉴定(肽指纹图谱PMF，串联质谱分析)·大分子蛋白质质量测定肽指纹图谱（PMF）鉴定PMF（Peptide Mass Fingerprinting）是根据一级质谱（MS）所测酶解片段的精确分子质量鉴定蛋白质的一种方法。
一般采用MALDI-TOF仪器进行。
因为MALDI质谱图中的离子一般只带一个电荷，比较容易计算。
其原理就是利用了蛋白序列数据库中的多肽质量的信息与实际测得的质量信息进行对比而实现鉴定。
二级质谱鉴定质谱仪选择一级质谱中的一个峰，让这些峰所代表的离子高速撞击质谱仪中的惰性气体，使其肽键断裂，并对库搜索鉴定蛋白质。
常用MALDI-TOF／TOF仪器进行。
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蛋⽩质、多肽等⼤分⼦的质谱分析蛋⽩质、多肽等⼤分⼦的质谱分析检测仪器:1、基质辅助激光解吸附电离飞⾏时间质谱(MALDI-TOF MS)2、基质辅助激光解吸附电离串联飞⾏时间质谱(Autoflex III MALDI-TOF/TOF)3、纳升液相电喷雾四级杆飞⾏时间串联质谱仪(micrOTOF-Q II? ESI-Qq-TOF)主要应⽤:1、⽣物⼤分⼦的分⼦量检测2、蛋⽩质、多肽的纯度鉴定3、蛋⽩质的肽指纹图谱检测4、混合组分的分⼦量分布检测5、合成物质的分⼦量检测与纯度评价6、重组蛋⽩的分⼦量检测与纯度评价7、蛋⽩质的多肽谱检测8、⾎清多肽谱的检测9、PEG修饰的蛋⽩药物的研究样品要求:1、样品含量: 50-100Fmol (液体约5ul)2、样品形式: 液体；⼲粉；胶粒/条带3、⾮胶样品: 挥发性盐<20mM，⽆PBS、SDS和尿素等物质4、胶类样品: 银染过程中未使⽤戊⼆醛作为固定剂5、保存⽅式: 液体建议低温，胶类⽤去离⼦⽔防⼲蛋⽩质及多肽质谱鉴定简介博奥⽣物有限公司蛋⽩质实验室于2006年开始对外提供多肽和蛋⽩质测试服务，包括多肽和蛋⽩质的分⼦量和序列测定，蛋⽩种类鉴定。
博奥采⽤串联质谱法（Tandem Mass Spectrometry, MS/MS）鉴定蛋⽩，可靠性⾼。
蛋⽩经胰酶消化形成的肽段进⼊质谱，⼀级质谱检测多肽分⼦的⼤⼩，然后再将肽段打碎，形成⼀系列离⼦即N端离⼦系列（B系列）和C端碎⽚离⼦系列（Y系列）。
质谱再检测碎⽚离⼦的⼤⼩，即⼆级质谱。
将质谱数据与蛋⽩数据库进⾏⽐对，获得肽段的序列，特定的多肽序列对应着特定的蛋⽩，从⽽鉴定出待检测蛋⽩。
除了鉴定单个蛋⽩，我们的液相⾊谱和质谱联⽤平台（Liquid Chromatography- Tandem Mass Spectrometry, LC-MS/MS）还具有分析混合蛋⽩的能⼒。
MALDI-TOF MS（Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time of Flight Mass Spectrometry）是另⼀种常⽤的质谱平台，通过肽指纹图谱（Peptide Mass Fingerprinting, PMF）来鉴定蛋⽩质。
MALDI- TOF介绍MALDI- TOF的特点及其应用领域基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDI- TOF)工作原理是：将样品与能强烈吸收激光的基质配成溶液，溶剂挥发后形成的“固体溶体”进入离子源，激光照射“固体溶体”，基质吸收能量并传递给样品形成离子，样品离子进入飞行时间质谱仪中进行检测。
MALDI- TOF能在短时间内迅速发展，归结于它具有如下特点：(1) 质量检测范围宽(已超过300KD a);(2) 质量的准确度高(达0.01%);(3) 灵敏度(尤其是全质量范围灵敏度) 高，样品量只需1pmol 甚至更少；(4) 对样品要求很低，能忍耐较高浓度的盐，缓冲剂和非挥发性杂质；(5) 分析速度快，分子离子峰强，信息直观。
由于MALDI- TOF的上述优点，MALDI- TOF在测定大分子化合物，尤其是蛋白，核酸，多糖，脂类等生物大分子上是其他质谱所无法代替的。
在蛋白质组学研究，基因组研究以及生物天然药物的开发等领域起到了重要的作用。
进几年来，又在分析有机小分子，有机金属簇化合物，低聚物，元素高分子，光电材料，缩聚反应等上取得重大进展，已逐步发展成为现代化学分析中一项普通实用的，快速高效的检测手段。
1 在蛋白质及蛋白质组学等生命科学研究中的应用MALDI- TOF在多肽和蛋白的分析领域，相对来说已比较成熟，用胰蛋白酶或羧肽酶Y酶解，通过测肽指纹图谱(PMF) 鉴定蛋白，或者通过利用MALDI离子源特有的能生成亚稳态离子，可发生源后裂解(PSD，post source decay) 分析多肽的氨基酸序列，并已有许多成功的例子。
核酸的分析最近取得重要的进展，用Er.YAG激光器(2.94um) 及甘油为基质可观测到含2180个碱基对的DNA的准分子峰，所需样品量为fmol水平。
因此，MALDI- TOF也可用于基因组研究中遗传多样性的分析。
2 在高分子材料研究中的应用目前，在分析合成高分子的手段中，质谱越来越表现出它的重要性。
百泰派克生物科技
二级质谱图多肽鉴定
二级质谱图多肽鉴定是指利用多肽的二级质谱谱图即肽质量指纹图谱（PMF）承载的信息对多肽进行鉴定分析，包括多肽定性定量分析、结构分析、氨基酸序列分析以及翻译后修饰情况分析等。
二级质谱通俗理解就是在一级质谱的基础上进行第二轮质谱分析。
多肽二级质谱分析通过选择一级质谱中的特殊肽段母离子再次进行破碎检测，可以得到更多的子离子质谱信息，从而为更多分析如结构、含量、序列等鉴定提供数据支持。
百泰派克生物科技采用Thermo Fisher的Q ExactiveHF质谱平台，结合Nano-LC 纳升色谱,
提供高效精准的多肽二级质谱鉴定分析技术包裹，通过分析更多的目标肽段离子碎片信息可实现多种多肽鉴定分析，鉴定耗时短、结果可信度高，还可以根据需求提供定制化的检测方案，欢迎免费咨询。
