通过串联质谱法进行肽从头测序

在蛋白质组学研究中，基于数据库的质谱数据分析（Database Search）已成为主流。然而，随着科研深入非模式物种、天然产物、抗体工程、新肽药物等前沿领域，数据库本身的缺失或不完整，限制了传统方法的有效性。这时，一种不依赖数据库、直接从质谱数据中还原肽段氨基酸序列的方法——肽从头测序（De novo peptide sequencing）显得尤为关键。肽从头测序的核心在于高质量的串联质谱（MS/MS）数据采集与解读。本文将围绕“如何通过串联质谱进行肽从头测序”这一主题，深入探讨相关技术原理及应用场景等。

 

一、什么是肽从头测序？为什么要用MS/MS？

肽从头测序（De novo peptide sequencing）指在无数据库依赖的前提下，通过分析肽段的MS/MS碎裂谱图，逐个推断氨基酸组成及其排列顺序。这一过程完全基于质谱数据中b离子与y离子系列的质量差异。

 

而实现这一目标的基础，是高分辨率、高灵敏度的串联质谱技术（MS/MS）。通过对预先选择的肽离子进行碎裂并分析其产物离子，可以获得高度特异性的片段信息，是目前进行从头测序最可靠的实验方式。

 

二、串联质谱法的原理与步骤

1、肽段获得与离子化

样本经蛋白酶（如胰蛋白酶、LysC等）酶切后，得到短肽段，进入质谱进行电喷雾离子化（ESI），转化为带电粒子。

 

2、一级质谱筛选（MS1）

MS1用于检测所有带电肽段的质量/电荷比（m/z），选择目标肽段进入下一步碎裂分析。

 

3、碎裂与二级质谱采集（MS/MS）

目标肽段经碰撞诱导解离（CID）、高能碰撞解离（HCD）或电子转移解离（ETD）等方式碎裂，产生一系列b离子与y离子。这些碎片离子的m/z构成了“碎裂图谱”，是肽从头测序的基础数据。

 

4、谱图解释与序列重建

利用算法对碎片谱图进行分析，根据相邻离子的m/z差值推断每个氨基酸，逐步构建出完整肽段序列。

 

三、串联质谱在肽从头测序中的优势

1、高通量：一次进样即可分析上千个肽段，适合复杂样品。

2、高特异性：碎裂图谱具有结构特异性，适用于结构未知的肽段。

3、兼容多种修饰：可识别磷酸化、乙酰化、氧化等翻译后修饰（PTMs）。

4、支持低丰度分析：借助高灵敏仪器（如Orbitrap、timsTOF Pro），可解析低丰度信号。

 

四、典型应用场景：从基础研究到药物开发

1、单克隆抗体序列测定

许多杂交瘤细胞产生的抗体并无已知序列，从头测序可用于解析轻链与重链CDR区域，为抗体人源化、药物设计提供参考。

 

2、天然活性肽鉴定

在抗菌肽、神经肽、植物防御肽等研究中，从头测序有助于发现新型天然多肽药物候选物。

 

3、非模式物种研究

对植物、昆虫、海洋生物等无完整蛋白数据库的样本，从头测序是唯一的蛋白质序列还原手段。

 

4、新翻译肽段发现（sORF）

从头测序结合转录组数据，可发现传统注释未涵盖的短肽编码区，推动新机制研究。

 

百泰派克生物科技基于多年的蛋白质组平台建设，已建立高通量、可验证、面向产业化的肽从头测序解决方案，具体优势包括：

（1）高端仪器平台：配备Orbitrap Eclipse、timsTOF Pro 2等最新设备，确保高质量MS/MS数据采集；

（2）智能化算法整合：引入DeepNovo、PEAKS与自研深度学习模型，提升识别准确率；

（3）多酶策略与修饰识别：支持定制化多酶方案，适配各类复杂样本与修饰类型；

（4）验证支持：可结合合成肽验证、功能测试等手段确认序列正确性。

肽从头测序，尤其是基于高分辨串联质谱法的策略，正成为揭示未知蛋白与功能肽段的关键手段。它不仅填补数据库搜索的空白，更在药物研发、结构生物学、合成生物等领域展现广阔应用潜力。

 

百泰派克生物科技将持续投入智能化蛋白组技术平台建设，为科研客户与生物医药企业提供更精准、高效的从头测序服务。如您正在寻找专业的肽从头测序方案，欢迎随时联系我们获取技术咨询与定制化解决方案。

 

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