蛋白质谱

用于蛋白质鉴定、表征和定量的蛋白质谱仪

蛋白质谱广泛用于生物样品的分析,适用于生物标记物发现、蛋白质组学研究和临床应用。与其他蛋白大规模鉴定的技术相比,质谱仪可进行复杂的分析,已经成为蛋白质组学的主要工具。

质谱已用于基于蛋白质结构、翻译后修饰和相互作用分析,以定量鉴定蛋白质。

  • 蛋白质鉴定 通常涉及将蛋白质进行化学或酶消化成肽,然后通过质谱进行分析并使用计算方法或测序进行鉴定。
  • 翻译后修饰 可以通过氨基酸残基质量的变化来进行确定。修饰位点可以通过测序或相关计算方法来进行定位。
  • 对于聚糖分析与分析来说,需使用酶或化学方法从糖蛋白释放聚糖基团,然后将释放的聚糖衍生化以进行质谱分析。
  • 蛋白质相互作用 通过特异性靶蛋白与任何相互作用的蛋白的亲和共纯化来进行确定,或在进行质谱分析之前使用尺寸排阻或离子交换色谱进行更全面的研究。

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相关实验方案

  • 配备有高分辨率和质量准确性的现代质谱(MS)设备的发展已使其可用于分析聚糖以进行图谱和结构研究。
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对于定量蛋白质组学而言,可以使用串联质量标记(TMT)和iTRAQ对具有稳定同位素的蛋白质或肽进行化学标记,或者通过掺入标记的氨基酸(SILAC)在代谢上进行蛋白质标记。通过将质谱峰强度与蛋白质丰度进行关联,可以对重同位素和轻同位素的掺入量进行比较,从而实现相对定量。为了进行绝对定量,可以在样品中掺入同位素标记的合成肽或蛋白质标准品,以进行选定的反应监测(SRM)分析

在蛋白质谱中,不同蛋白质和多肽的质量是通过测量其气相离子的m/z(质荷比)来进行确定。质谱仪首先会使用离子源将蛋白质分子转换为气相离子。接下来,质量分析器根据m/z比对离子化的分析物进行分离。然后,检测器会记录下每个m/z值处的离子数。MALDI和电喷雾电离(ESI)通常被用于对肽或蛋白质进行电离。

MALDI-TOF质谱

MALDI是一种电离方法,它使用激光能量吸收基质来产生离子,并保证蛋白质分子最少的片段化。首先将样品与合适的基质材料进行混合。接下来,使用脉冲激光照射样品,从而触发样品和基质材料的烧蚀和解吸。然后分析物分子在烧蚀气体中通过质子化或去质子化进行电离,从而再进行质谱分析。

电喷雾电离质谱

电喷雾电离(ESI)使用电喷雾产生离子,在电喷雾中向液体样品施加高电压以产生气溶胶,从而产生肽和蛋白质片段化最少的离子。由于液相色谱洗脱液可直接加入电喷雾中进行串联处理,因此当需将质谱联用到液相色谱仪(LC-MS)时,通常使用电喷雾电离。


工作流程

Sample preparation for protein analysis by mass spectrometry

蛋白质样品的制备

用于质谱分析的蛋白质样品制备需要进行细胞裂解或蛋白质溶解和稳定化。对于蛋白质组学分析,需使用缓冲液对细胞进行裂解,该缓冲液中需包含蛋白酶抑制剂以对细胞膜进行裂解,从而防止蛋白质降解。如有必要,可去除高丰度蛋白质。对所选择的部分样品进行回收和富集有助于蛋白质组学的分析。

Site-specific proteolysis of samples for protein mass spectrometry

定点特异性蛋白酶(例如胰蛋白酶)可用于将蛋白质裂解为小片段,从而可通过将实验光谱与蛋白数据库中的理论光谱进行匹配或与运行标准品进行比较来进行鉴定。对于相对定量,可以使用通过氨基酸进料引入的稳定同位素对细胞培养物进行代谢标记,或者可以使用化学方法对样品进行稳定同位素标记。通过使用同位素标记的合成肽加标样品,可以利用选定的反应监测(SRM)分析进行绝对定量。

Use of calibrators and standards for protein mass spectrometry

校准标准品可用作样品分析的对照,也可用于确定蛋白质类别、实验灵敏度、消化效率,并有助于色谱分离和定量分析。

Use of tandem chromatography in protein mass spectrometry

色谱法可以将蛋白质和多肽分离为更易于管理的样品,以进行后续分析。由于多种不同的肽可能具有相似的质量,因此通常使用HPLC来防止将质量非常相似或相同的肽同时添加至质谱仪中,从而增加了整体的动态测量范围。

Protein detection and analysis in mass spectrometry workflows

在检测和分析之前,蛋白质和多肽需通过MALDI或ESI进行电离。质量分析器再根据离子的m/z值对其进行区分。所得的片段图谱可用于鉴定,并且可以通过评估来自同位素标记的样品的峰强度比进行相对定量,或通过使用带有标记内标的SRM分析法进行绝对定量。




产品亮点

Mass spectrometry workflow and tools
ISOTEC®

细胞培养中氨基酸稳定同位素标记(SILAC)入门指南

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Primer for stable isotope labeling by amino acids in cell culture (SILAC)
质谱分析工具

质谱工作流程和质谱法蛋白监测工具

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