常见组蛋白修饰类型及其质谱标志解读
-
Me1：+14.0157 Da
-
Me2：+28.0314 Da
-
Me3：+42.0470 Da
-
出现中性丢失（-98 Da，磷酸基团）
-
多为低丰度、易降解，需使用ETD或EThcD等温和碎裂技术
组蛋白作为染色质的核心结构蛋白，不仅负责DNA的包装与结构维持，还通过各种翻译后修饰（PTMs）调控基因表达、DNA修复、染色质重塑等关键生命过程。组蛋白修饰类型丰富，最常见的包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。这些修饰构成了所谓的“组蛋白密码”（Histone Code），是表观遗传调控的重要基础。随着质谱技术的不断演进，如今可以高通量、定量地解析组蛋白修饰的具体位点和修饰类型，揭示其在细胞命运、疾病发生中的作用机制。
一、组蛋白修饰类型一：组蛋白乙酰化（Acetylation）
1、机制与功能
乙酰化主要发生在赖氨酸残基（K）上，常见于组蛋白H3和H4的N端尾部，如H3K9ac、H3K27ac。该修饰会中和赖氨酸正电荷，弱化组蛋白与DNA的结合，通常与基因激活相关。
2、质谱标志特征
（1）质量变化：每个乙酰化增加 +42.0106 Da
（2）典型片段离子：b、y离子中出现修饰质量偏移
（3）酶切策略：由于修饰多位于N端，需配合适当的蛋白酶（如GluC、AspN）提高肽段覆盖率
（4）衍生化处理：使用化学乙酰化封闭未修饰赖氨酸，提高分析特异性
二、组蛋白修饰类型二：组蛋白甲基化（Methylation）
1、机制与功能
甲基化可发生于赖氨酸（K）和精氨酸（R）上，且存在单甲基化（me1）、双甲基化（me2）和三甲基化（me3）等多种状态。不同甲基化位点与基因激活或抑制密切相关，例如H3K4me3（活跃启动子标志）与H3K27me3（沉默标志）。
2、质谱标志特征
（1）质量变化
（2）位点鉴定难点
甲基化质量偏移较小，需高分辨率和高质量准确度仪器支持
（3）同位素标记策略
可结合SILAC或重标记甲基试剂，提高定量准确性
三、组蛋白修饰类型三：组蛋白磷酸化（Phosphorylation）
1、机制与功能
磷酸化通常作用于丝氨酸（S）、苏氨酸（T）和酪氨酸（Y）残基，通过快速可逆的调控方式影响染色质构象与细胞周期进程。典型位点包括H3S10ph、H3T3ph等。
2、质谱标志特征
（1）质量变化：+79.9663 Da
（2）特征离子：
（3）富集策略：需配合TiO₂或IMAC富集方法提高修饰肽检出率
四、组蛋白修饰类型四：组蛋白泛素化与类泛素修饰（Ubiquitination/SUMOylation）
1、机制与功能
泛素化涉及小分子蛋白（如Ub、SUMO）共价连接至赖氨酸残基，是调控蛋白降解、信号转导、DNA修复的重要机制。在组蛋白上，H2AK119ub与H2BK120ub等修饰参与转录调控和染色质重塑。
2、质谱标志特征
（1）Gly-Gly 残基标志：泛素在赖氨酸残基上连接后，胰蛋白酶消化会在赖氨酸上留下一个 Gly-Gly 残基（+114.0429 Da）
（2）异构体鉴别：同位素编码标签（如TMT、iTRAQ）结合MS3可提高鉴定准确性
（3）修饰位点稀少：需高效富集与DDA或DIA方法结合使用
五、组蛋白修饰多重共存与串扰
1、协同与拮抗机制
组蛋白往往同时携带多种修饰，这些修饰之间可能存在协同或拮抗关系（称为“修饰串扰”）。例如，H3K9ac通常排斥H3K9me3。
2、质谱分析要点
（1）需关注组合修饰肽段
（2）可使用串扰建模、条件共现分析等技术判定修饰间关系
（3）碎裂方式和数据分析策略对解析串扰非常关键
六、质谱平台选择与实验设计建议
1、平台配置
（1）高分辨率、高灵敏度仪器：推荐Orbitrap Eclipse、Exploris 480
（2）具备ETD/EThcD碎裂能力，适合不稳定修饰保留与定性分析
2、样本前处理
（1）抗体富集（如抗H3K27ac）
（2）化学衍生化辅助修饰特异识别
3、数据分析工具
（1）常用数据库搜索工具：Mascot、MaxQuant、pFind
（2）组蛋白修饰专用软件：EpiProfile、MS-Annika
组蛋白修饰的多样性和复杂性正是其表观调控功能的体现。借助先进的质谱平台与优化的样本处理方案，科研人员可以更深入地解析修饰位点、识别关键生物标志物，推动表观遗传学、癌症生物学及药物开发等领域的发展。百泰派克生物科技深耕蛋白质组学与表观组学平台，提供涵盖乙酰化、甲基化、磷酸化及泛素化修饰分析的一站式技术解决方案。无论是基础研究还是临床转化，致力于为您的科研提供精准、可靠的技术支撑。如需了解更多组蛋白修饰分析方案或定制化质谱检测服务，欢迎访问百泰派克生物科技官网，或联系技术支持团队获取免费方案咨询。
百泰派克生物科技——生物制品表征，多组学生物质谱检测优质服务商
相关服务：
How to order?
