第十五章 质谱法(Mass Spectrometry, MS).

蛋白质组学方法比较蛋白质组学是研究蛋白质在细胞、组织或生物体水平上的表达、修饰和功能的科学领域。

下面是蛋白质组学中常用的方法的比较：1. 质谱法（Mass Spectrometry, MS）：质谱法是蛋白质组学中最常用的方法之一。

根据质量-电荷比（m/z）分析蛋白质的分子量和结构，可用于鉴定蛋白质序列、翻译后修饰和互作蛋白等。

- 优点：高灵敏度、高分辨率、可定量、可鉴定多种翻译后修饰。

- 缺点：不适用于大规模分析、需要高度精确的质谱仪器。

2. 二维凝胶电泳（Two-Dimensional Gel Electrophoresis,2DGE）：2DGE 是将蛋白质通过等电聚焦电泳和SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳相结合，根据蛋白质的等电点和分子量进行分离。

- 优点：分离效果好、可获得蛋白质的相对丰度、可鉴定翻译后修饰。

- 缺点：不适用于低丰度蛋白质、定量不准确、有偏性。

3. 差异凝胶电泳（Difference Gel Electrophoresis, DIGE）：DIGE 是在2DGE的基础上引入荧光标记，同时分析多个样品的差异。

- 优点：高通量、高灵敏度、定量准确、可鉴定多种翻译后修饰。

- 缺点：需要昂贵的设备和试剂、荧光标记可能影响蛋白质性质。

4. 蛋白质微阵列（Protein Microarrays）：将蛋白质固定在固相载体上，通过与样品中的蛋白质相互作用来鉴定和分析蛋白质。

- 优点：高通量、高灵敏度、可进行蛋白质互作研究。

- 缺点：需要提前知道蛋白质的种类和性质、鉴定结果受固相载体和信号放大的影响。

5. 蛋白质组测序（Protein Sequencing）：通过将蛋白质的氨基酸序列解析出来来鉴定蛋白质。

- 优点：可以获得蛋白质的全序列。

- 缺点：需要大量的蛋白质样品、操作复杂、需要特殊设备。

Mass Spectrometry質譜儀的發展起源質譜儀(mass spectrometry, MS)是以熱電子撞擊氣體分子，使產生碎片及離子，再經磁場分離，依據質荷比之測量，來決定分子質量的技術。

而質量是分子的一種特質，因此可以用於分子的鑑定或確認。

1912年湯姆遜(J. J Thomason)用以發現質量數為22氖之同位素之陽極射線管乃質譜儀之前身。

1919年阿斯頓(Aston)與丹麥斯特(Dempster)分別發展曲形軌道質譜儀成功。

1943年美國加州統一工程中心製成第一部商業質譜儀售予大西洋煉油公司以作分析石油成分之用。

隨著電子技術發展，質譜儀製造日益精確完備，不但成為化學分析之必備工具，而且廣泛應用於核子物理，生物醫藥，以及地質冶金，環境科學等如能降低製造成本，簡化操作技術，其發展將更不可限量。

〈1〉基本原理(1).將不同型態的樣品〈氣、液、固相〉導入質譜儀。

(2).樣品分子在離子源內游離(ionization)成氣相之離子形式。

(3).依質荷比(m/z : mass to charge ratio)不同分離各個樣品離子。

(4).各樣品離子到達偵測器被偵測出來。

(5).在資料處理系統中，離子偵測訊號被轉換成可讀或圖譜方式呈現。

〈2〉Fig1.表示帶電物質再電場中移動的距離和分子量的大小成正比。

m / z = B 2r 2e / 2Vm / z = k * r 2※在本公式中，Z 值通常表示1，所以m 值和 r 2成正比關係。

質譜儀的基本構造M +M 1+ M 2+ M 3+ m = atomic molecular weight B = 磁場強度 e = charge V = voltage r = radius & curvature樣本處理方式質譜儀分析時，樣品必須先進行離子化，因樣品其物理、化學性質不同，而有各種不同離子化方式，一般易揮發性樣品則用電子撞擊游離法(electron impact ionization, EI)，或化學游離法(chemical ionization, CI)。

mass spectrometry 质谱法测蛋白质步骤和原理质谱（mass spectrometry，MS）法是检测生物体中蛋白质的主流技术之一，其能准确检测生物样品中蛋白质及多肽的相对分子质量、氨基酸序列及翻译后修饰。

因其具有高灵敏度、准确性和自动化程度而广泛应用于蛋白质分析领域，质谱法测蛋白质步骤和原理如下所述。

质谱法测蛋白质主要包括蛋白质样本制备、蛋白质酶解、质谱分析、数据库检索与蛋白质鉴定等检测步骤。

1.蛋白质样本制备：蛋白质样本包括简单和混合复杂蛋白质样本，简单样本包括双相电泳斑点或者纯化蛋白质（SDS-PAGE胶条或者蛋白质溶液，纯度＞90%）等。

混合蛋白质样本包括混合蛋白质溶液，或者SDS-PAGE条带等。

2.蛋白酶水解：由于蛋白质质量较大不利于鉴定，需要在质谱鉴定之前使用蛋白酶将蛋白质消化为小片段肽段，通常情况下，将蛋白质酶解为6-20个氨基酸的多肽段用于蛋白质谱鉴定最为合适。

常用的酶为胰蛋白酶（trypsin），它于蛋白质的赖氨酸（lysine）)和精氨酸（arginine）处将其切断。

3.质谱分析：通常可遵循简单蛋白质样本用串联质谱（MS/MS）检测，混合蛋白质样本用液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测。

4.蛋白质数据库检索与蛋白质鉴定：利用数据库检索软件选择相应的蛋白质数据库对实际检测出的质谱数据进行分析鉴定，同时以打分的形式评判鉴定结果，当打分大于某个阈值时，即判定质谱鉴定成功，反之则鉴定失败。

蛋白质质谱鉴定的基本原理是用蛋白酶将蛋白质消化成肽段混合物，经MAILDI或ESI等软电离手段将肽段混合物离子化，然后通过质量分析器将具有特定质荷比的肽段离子分离开来。

通过实际谱图和理论上蛋白质经过蛋白酶消化后产生的一级质谱峰图和二级质谱峰图的比对，进行蛋白质鉴定。

百泰派克生物科技采用Orbitrap Fusion质谱平台，Orbitrap Fusion Lumos质谱平台结合Nano-LC，保证了低丰度肽段碎裂片段鉴定的灵敏度；同时在肽段碎裂过程中采取HCD与ETD结合的模式，保证肽段碎裂片段的完整性。