MALDI-TOF-MS 如何高效测定蛋白质分子量？

在现代生命科学研究和生物医药开发中，蛋白质分子量的快速、准确测定是结构鉴定、表达验证、蛋白工程和质量控制等核心环节的基础步骤。传统方法如SDS-PAGE或Western blot虽操作简便，但分子量估算范围有限、准确性不足，尤其在处理高分子量或复杂样本时显得捉襟见肘。基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS），凭借其高速分析、宽质量范围和高灵敏度，已经成为蛋白质分子量测定的高效利器。

一、MALDI-TOF-MS 原理简介：如何让“重磅蛋白”飞起来？

1、什么是 MALDI-TOF-MS？

MALDI-TOF-MS（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry）是一种软电离质谱技术，尤其适用于大分子如蛋白质、肽段和多糖等的质量测定。

其基本过程包括：

• 样本制备：蛋白质与有机基质（如sinapinic acid）共结晶于靶板上。

• 激光激发：激光照射使基质吸收能量并将蛋白分子解吸、电离。

• 离子加速：带电离子被高电压加速。

• 飞行时间测定：不同质量-电荷比（m/z）的离子飞行时间不同。

• 数据分析：根据飞行时间计算蛋白分子量。

2、为什么适合蛋白质分析？

• 软电离方式：保持蛋白分子完整结构，避免断裂。

• 高通量：样本上靶后几分钟即可完成分析。

• 质量范围广：可覆盖2–300 kDa的蛋白质。

• 操作简便：无需复杂的预处理或色谱分离。

二、MALDI-TOF-MS 如何实现蛋白质分子量的精准测定？

1、基质选择与样本制备：关键第一步

MALDI 分析的第一步是与蛋白质兼容性强的基质选择。对于中到高分子量蛋白质，sinapinic acid（SA）是最常用基质，其在电离过程中可有效辅助蛋白分子获得正电荷。

样本与基质混匀后点样，结晶的均匀性将显著影响数据质量。优化方法包括：

• 使用薄层法改善结晶质量。

• 添加少量三氟乙酸（TFA）增强信号。

• 对样本进行脱盐处理，减少钠/钾离子干扰。

2、单电荷峰的优势：直读分子量

MALDI 生成的蛋白离子多为+1 单电荷离子，这一特性使得质谱信号峰直接对应蛋白分子量，无需复杂的去卷积（如在ESI-MS中）。

3、飞行时间-质量关系的精确校准

TOF 质谱的关键是飞行时间与质量的线性关系。为了确保质量准确度，需使用已知分子量的内标蛋白进行系统校准，如：

• Myoglobin（16.9 kDa）。

• BSA（66.4 kDa）。

• Aldolase（39.2 kDa）。

通过双点或多点校准，可实现蛋白质分子量测定的误差小于0.01%。

三、MALDI-TOF 在蛋白质分子量测定中的典型应用

1、重组蛋白表达验证

在重组蛋白生产过程中，快速确认蛋白大小是否与预期一致是质量控制的第一步。MALDI-TOF-MS 可在短时间内直接读取表达产物的分子量，辅助判断是否有缺失、降解或修饰现象。

 

2、多肽合成质量检测

MALDI 也被广泛用于多肽的合成验证，尤其适用于链长在50个氨基酸以内的合成产物，其分子量差异可精确捕捉一个氨基酸的缺失（约100 Da 以内）。

 

3、蛋白质修饰监测

尽管MALDI不擅长定位修饰位点，但对于判断是否发生翻译后修饰（如磷酸化、糖基化）非常高效。例如，磷酸化引起的质量增加（约80 Da）可以直接观察到。

四、百泰派克生物科技如何赋能高效蛋白质分子量测定？

在实际科研与生产中，高质量的质谱分析服务需要的不只是仪器，还包括标准化流程和专业经验的积累。百泰派克生物科技整合先进的MALDI-TOF-MS平台，为客户提供包括：

• 蛋白质分子量快速检测服务。

• 重组蛋白表达验证。

• 多肽合成纯度与分子量分析。

• 样本预处理优化方案（脱盐、浓缩、定量）。

• 与LC-MS/MS联合使用，实现从质量确认到序列解析的闭环服务。

我们致力于为生命科学领域的研发人员、药企客户提供高效、准确、可溯源的蛋白质分析解决方案。

在蛋白质科学的研究中，分子量不仅仅是一个数字，更是结构、功能和表达状态的缩影。MALDI-TOF-MS 凭借其简洁快速、结果直观的优势，已经成为蛋白分子量测定的主流技术。无论是在基础研究中的蛋白表达分析，还是在生物药开发中的产品质量控制，MALDI-TOF-MS 都是一种不可或缺的工具。而通过像百泰派克生物科技这样专业平台的赋能，科研工作者可以把更多精力放在科学问题本身，真正实现从“数据采集”到“科学洞察”的跃迁。

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